傳熱作業(yè)答案

1、2.燃燒爐的內(nèi)層為460mm厚的耐火磚,外層為230mm厚的絕緣磚。若爐的內(nèi)表面溫度11為1400 C,外表面溫度t3為100C。試求導熱的熱通量及兩磚間的界面溫度。設兩層磚接觸良好,已知耐火磚的導熱系數(shù)為入1=+絕緣磚的導熱系數(shù)為入2=+。兩式中t可分別取為各層材料的平均溫度,單位為C,入單位為W/(m C )。1、解: 熱通量q及界面溫度t2由:m1q1(t1t2)biq2m2Lt3)又10.9 0.0007t已知：t11400cb1460mm代入聯(lián)立解之得：t2949C代入q式得q1689(W/m答：q= 1689V/rf,t2= 949 C0.3t2b20.0003t100c230mm

2、4.蒸汽管道外包扎有兩層導熱系數(shù)不同而厚度相同的絕熱層，設外層的 平均直徑為內(nèi)層的兩倍。其導熱系數(shù)也為內(nèi)層的兩倍。若將二層材料互換 位置，假定其它條件不變，試問每米管長的熱損失將改變多少說明在本題 情況下，哪一種材料包扎在內(nèi)層較為適合解：5相同：平均直徑：d321r2d2r2r3272-r3r23 TIr3In 22x(2r1)In 21/3221每米管長的熱損失QqQL有r32 In 2In?12ntit3)丄沁丄I122更換材料以前，每米管長熱損失2說1Z|nE22qt3)1 ,3In22.燃燒爐的內(nèi)層為460mm厚的耐火磚,外層為230mm厚的絕緣磚。若爐現(xiàn)要求油出口為80 CQL02n

3、tit3)|亠2qq故原保溫好。6.在列管式換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為19X 2mm的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系數(shù)為3490W/(m2C )，管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258W/(m2C )。換熱器在使用一段時間后，管壁兩側(cè)均有污垢形 成，水側(cè)污垢熱阻為26m2C/W油側(cè)污垢熱阻為176m2C/ W管壁 導熱系數(shù)為45W/(m C )，試求：(1) 基于管外表面積的總傳熱系數(shù)；(2) 產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分數(shù)。解:1、基于管子外表面積的總傳熱系數(shù)KO：K0 -(丄RSi罟0Wdm1.25即:q，二二d。d。11 c CC ” 0.002 19cccc 1919(0.000176-

4、0.00026 - )25845 17153490 151(0.00380.0001760.0005 0.000330.000363)1-20820.0048W(m .C )2、產(chǎn)生垢淀后熱阻增加的百分數(shù)加的熱阻日100%0.000176 0.00033、100%11.8%增加刖的總熱阻0.0048(0.000176 0.00033)答：(1) K.= 208W/(m2.C ) ； (2)11 . 8%7.在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進、出口溫度分別為15C和40C,油的進、出口溫度分別為150C和100C現(xiàn)因生產(chǎn)任務要求油的出口溫度 降至80C,假設油和水的流量、進口溫度及物性均不變，原

5、換熱器的管長 為Im,試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設換熱器的熱損失可忽略。原:現(xiàn):水15Cf 40C15油150Cf 100C150現(xiàn)要求油出口為80 CQL0解：WhCp h(150100)WcCp c(4015)WhCphWCCPCWhCPhT1KS1tm1Li=1m L2=1.86m答：L=1.85m10.在逆流換熱器中， 用初溫為 /kgC、密度為850kg/ni),25x 2.5mm水走管方。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為/2和/(m C )，污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于 熱器的傳熱面積。解：熱負荷：35Q=VCp1(T1T2) =xx 10 (80-30)

6、 =x 10 W傳熱溫度差：t2t2htmt2Int1135 60,135In6092.5WhCPhtm1KS1飛空18550現(xiàn)：同理:WhCPh(15080)WCCPC1550CWhCphKS2tm213530135In30.997315080WhCPhL2匚2唧22 rml1S2S?KS1WhCPh1.850.9971.8620 C的水將1.25kg/s的液體(比熱容為 由80C冷卻到30 C換熱器的列管直徑為(m2C)50 C，試求換解：WhCp h(150100)WcCp c(4015) tn=( t2At1)/ln( t2/ t1)=(80 50) (30 20)/l n( 30/1

7、0)=18.2 C總傳熱系數(shù)：1 do1解得：有：答：25 10333厶2.06 1030.85 1 0320 1 031.7 1 03m2C/WdI U|o2K=(m C ),S=Q(K.Atm) =13.9m2S。=13.9m213.在一單程列管換熱器中，用飽和蒸汽加熱原料油。溫度為160C的飽和蒸汽在殼程冷凝（排出時為飽和液體），原料油在管程流動，并由20C加 熱到106C。列管換熱器尺寸為：列管直徑為19X 2mm管長為4m,共有25根管子。若換熱器的傳熱量為125kW蒸汽冷凝傳熱系數(shù)為7000W/（m2C ），油側(cè)污垢熱阻可取為（m2C ）/W管壁熱阻和蒸汽側(cè)垢層熱阻 可忽略，試求管

8、內(nèi)油側(cè)對流傳熱系數(shù)。又若油的流速增加一倍，此時若換熱器的總傳熱系數(shù)為原來總傳熱系 數(shù)的倍，試求油的出口溫度。假設油的物性不變。解：tm= 90.3QS tmCS=nnDL= 25 XnXX 4 = 5.96 m2K0=1K。1d07d?(丄d0K0358.9Q1=3125 10325.96 90.3= W/(m ?C )Rdo1Rsi字di360W/01)0(m2W C(t2Q= 2W CP(t2(160 20) (160 t2)0.015(10.019(232.26K)t1)=-20)0.0005-0.00278670007000)tm.160 20In-160 t2t2= 99.2 C10

9、0C答：a戶360 W/(m2C ),t2=100CX 103(106 - 20 ) = 125 kW =2X(t2Q21.75K0s-20)1032 1.4535(t220)1.75 232.26 5.961.外徑為159 mm的鋼管，其外依次包扎A B兩層保溫材料，A層保溫材料的厚度為50 mm導熱系數(shù)為W/（mC） ,B層保溫材料的厚度為100 mm導熱系數(shù)為W /（m C），設A的內(nèi)層溫度和B的外層溫度分別為170 C和40 C,試求每米管長的熱損失；若將兩層材料互換并假設溫度不變,每米管長的熱損失又為多少t1t2121r3-In -In 2n112n22AB兩層互換位置后，熱損失為r

10、tlt2QL -1_2-1 I21 I3-In -In 2n!,2n2r22 3.14170 40鋼管，其導熱系數(shù)為45 W/(mC)。冷卻水在管程流動，其對流傳熱系數(shù)為2 600 W/(miC),熱空氣在殼程流動，其對流傳熱系數(shù)為52 W/(miC)。設污垢熱阻可忽略。5245 0.02252600 0.02殼程對流傳熱熱阻占總熱阻的百分數(shù)為解:2 3.1417040W/m 150 Wm11592 501159 250100In- In0.11591.0159159100Q/L1159 2 501159 250 100Wm 131.5W/mIn- In1.01590.1159 1002.在某

11、管殼式換熱器中用冷水冷卻熱空氣。換熱管為（1）25 mnK 2.5 mm的試求基于管外表面積的總傳熱系數(shù)K,以及各分熱阻占總熱阻的百分數(shù)。解：由Kob dododmidi查得鋼的導熱系數(shù)45W/ m22.5mmdo25mmdi25 2 2.5 mm 20mmdm25 20 - mm222.5mmKo10.0025 0.0250.025W/ m2C50.6 W/m2Ch 100%100%506100%97.3%1攵o52管程對流傳熱熱阻占總熱阻的百分數(shù)為do /d 100%100%50.6 0.025100%2.4%idi2600 0.02管壁熱阻占總熱阻的百分數(shù)為bdo/務100%芳100%晉

12、遵浮100% 0.3%3.在一單程管殼式換熱器中，用冷水將常壓下的純苯蒸氣冷凝成飽和液體。已知苯蒸氣的體積流量為1 600 m3/h，常壓下苯的沸點為80.1 C,氣化熱為394 kJ/kg。冷卻水的入口溫度為20 C,流量為35 000 kg/h，水的平均比熱容為kJ/（kgC）。總傳熱系數(shù)為450 W/（m2C）。設換熱器的熱損失可忽略，試計算所需的傳熱面積。解：苯蒸氣的密度為RT0.082061283 80.1曲32.692的3qm,h1600 2.692 kg/h 4307.2 kg/hQ qm,h4307.2 394 kJ/h 1.697 106kJ/h 4.71 105WQ qm,

13、cCp ,ct2t1求tm2060.1 48.5 c c-C 54.1 C,60.1ln-48.5旦4ZLm219.3m2K tm450 54.11 78解出t235000 4.17360031.6C103(t220)4.71 10515C和40C，4.在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進出口溫度分別為油的進出口溫度分別為150C和100C?，F(xiàn)因生產(chǎn)任務要求油的出口溫度降至80C,假設油和水的流量、進口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長為1m,試求此換熱器的管長增至若干米才能滿足要求。設換熱器的熱損 失可以忽略。解：原工況平均溫度差:由熱量衡算:聯(lián)立解得：t250 C由傳熱速率方程:流量為10

14、000 kg/h，其初始溫度為30 C,平均比熱容為kJ/(kgC)。有機溶劑的流量為14 000 kg/h，溫度由180 C降至120 C，平均比熱容為kJ/ (kg C)。設換熱器的總傳熱系數(shù)為500 W/(m2C)，試分別計tt1t2tmtat2135 60,135ln6092.5 C原工況：QWhCphT1T2WCCpct2tl新工況：QWhCphTiT2WcCpct2t1新工況平均溫度差:tmt1t2In丄t2135 30,135ln3070 C（6分）原工況:Q WhCph150100 KStmKn dL92.5新工況:Q WhCph15080 KS tmKn dL70所以：L5. 870 92.5 ,一一 -150701.85m（6分）算逆流和并流時換熱器所需的傳熱面積，設換熱器的熱損失和污垢熱阻可 以忽略。解：Q qm,hCp,hT1T214000 1.72 180 120kJh 1.4448 106kJ/h 401.3kW冷卻水的出口溫度為t2