化工原理?xiàng)钭鏄s1-7章習(xí)題答案(完美排版)

1、-可編輯修改-目錄TOC o 1-5 h z第一章流體流動(dòng)與輸送機(jī)械(2)第二章非均相物系分離(32)第三章傳熱(42)第四章蒸發(fā)(69)第五章氣體吸收(73)第六章蒸餾(95)第七章固體干燥(119)-可編輯修改-可編輯修改-第三章傳熱1、某加熱器外面包了一層厚為300mm的絕緣材料，該材料的導(dǎo)熱系數(shù)為0.16W/(mC),已測(cè)得該絕緣層外緣溫度為30C，距加熱器外壁250mm處為75C，試求加熱器外壁面溫度為多少？Qt-tt-t解：=亠b2=231t-tb3X4吐九1275-30 x025+75=300oC0.160.162、某燃燒爐的平壁由下列三種磚依次砌成；耐火磚b=230mm，1人=

2、1.05W/(mC)絕熱磚b=230mm，2尢2=0.151W/(mC)建筑磚b=240mm，3尢3=0.93W/(mC)已知耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為1000C，耐火磚與絕熱磚界面處的溫度為940C，要求絕熱磚與建筑磚界面處的溫度不得超過(guò)138C，試求:1)絕熱層需幾塊絕熱磚；2)普通磚外側(cè)溫度為多少？解:(1)b2=?A乞吒九九121000-940940138=273.90.231.05b=0.442m20.151230mmb=442mm230 x2mm2則:絕熱層需兩塊絕熱磚。校核t2=?940-1FT=273-90.151t=105.6oC138oC22)t4=?Qtt105.6t竺=_34=2

3、739=40.93A企0.24九3t=34.9。C43、50 x5mm的不銹鋼管，導(dǎo)熱系數(shù)右=16W/K），外面包裹厚度為30mm導(dǎo)熱系數(shù)A2=0.2W/K）的石棉保溫層。若鋼管的內(nèi)表面溫度為623K，保溫層外表面溫度為373K，試求每米管長(zhǎng)的熱損失及鋼管外表面的溫度。解：已知鋼管的內(nèi)半徑r=丁=20mm鋼管的外半徑r2=50=25mm保溫層的外半徑丁25+30=55mm根據(jù)式（3T2a）,每米管長(zhǎng)的熱損失2冗L(-13)Q=丄ln2+丄in2九1r1九222兀Xlx(623373)1570=397W1.251.550.014+3.94In+In16200.225由于是定態(tài)熱傳導(dǎo)，故各層傳導(dǎo)的

4、熱量應(yīng)該相等，可得到鋼管外表面的溫度t2o12=t12丄g2=623旦乙X丄in空=622K2nx116204、60 x3mm的鋁合金管（導(dǎo)熱系數(shù)近似按鋼管選?。饷嬉来伟幸粚?0mm的石棉和30mm的軟木。石棉和軟木的導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.16W/（mK）和0.04W/（mK）（管外涂防水膠，以免水汽滲入后發(fā)生冷凝及凍結(jié)）。（1）已知管內(nèi)壁溫度為-110C，軟木外側(cè)溫度為10C，求每米管長(zhǎng)上損失的冷量;（2）計(jì)算出鋼、石棉及軟木層各層熱阻在總熱阻中所占的百分?jǐn)?shù);（3）若將兩層保溫材料互換（各層厚度仍為30mm），鋼管內(nèi)壁面溫度仍為-110C，作為近似計(jì)算，假設(shè)最外層的石棉層表面溫度仍為10C

5、。求此時(shí)每米管長(zhǎng)損失的冷量。提示：保溫層互換后，保溫層外壁面與空氣間的對(duì)流傳熱膜系數(shù)與互換前相同。解：t=110Ct=10C14r=0.027mr=0.030mr=0.060mr=0.090m1234片=45W/(mK)入2=016W/(mK)、=0.04W/(mK)每米管長(zhǎng)損失的冷量：2兀C-1)i1.r1r1rln丄+ln丄+ln亠r九r九r1122332兀C110-10)130160190ln+ln+ln-45270.16300.0460=-52.1W/m(2)工R=R1+R2+R3TOC o 1-5 h z30R=ln=0.00234(m2-K)/W4527R=丄山聖=4.332(m2

6、-K)/W0.1630190R=ln=10137(m2-K)/W0.0460工R=0.00234+4.332+10137=14.471(m2K)/W各層熱阻在總熱阻中所占的分?jǐn)?shù)：沁=0.016%14.4714.332R2=R石棉=14471=29-94%10.137R3=R軟木=14471=70-05%由以上計(jì)算可知鋼管熱阻很小且r軟木r石棉右將人和九2互換，厚度不變，且認(rèn)為t_和t”不變。12142兀(11010)q=130160190=37-94W/m45ln+莎1n30+贏1n60以上計(jì)算可以看出，將保溫性能好的材料放在里層，保溫或保冷效果好。但此計(jì)算不嚴(yán)格，因?yàn)楸＠浜脛tt4應(yīng)增大即t：

7、oc5、欲測(cè)某絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)，將此材料裝入附圖所示的同心套管間隙內(nèi)。已知管長(zhǎng)l=1.0m.r=10mm,r=13mm,r=23mm,r=27mm。1234在管內(nèi)用熱電偶加熱，當(dāng)電熱功率為l.OkW時(shí)，測(cè)得內(nèi)管的內(nèi)壁溫度為900C，外管的外壁溫度為100C,金屬管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為50W/(mK),試求絕緣材料的導(dǎo)熱系數(shù)。若忽略壁阻，會(huì)引起多大的誤差？解：按題意求得：rm1inA-113-10=11.4mmin旦10rm2-ln3-223-13-=17.5mml23ln13rm3in2-327-23=24.9mml27ln23Am1=2冗l-.m1=2x3.14xlxll.4xlO-3=7.16

8、x10-2m2Am2=2x3.14x1x17.5x10-3=0.11m2m3Am3=如一=2x314x1x24.9x10-3=0.156m2內(nèi)管壁的熱阻為：R1-尢A1m10.013-0.01=8.38x10-4K/W50 x7.16x10-2外管壁的熱阻為：R2-43尢A3m30.027-0.023=5.13x10-4K/W50 x0.156通過(guò)多層管壁的熱流量為：900-100則：-R+R1A22m2&38x10-4+0.023-0.013九2x0.11+5.13x10-4=1000W九=0.114W/(mK)。2若忽略兩側(cè)金屬壁的熱阻，則則：-32-九-A2m2九2x0.11九=0.1142由于金屬壁的熱阻遠(yuǎn)小于絕緣材料的熱阻，在實(shí)驗(yàn)精度范圍內(nèi)，金屬壁的熱阻可以忽略。6、冷卻水在25x2.5mm,長(zhǎng)為2m的鋼管中以1m/s的流速通過(guò)。冷卻水的進(jìn)、出口溫度為20C和50C，求管壁對(duì)