化工原理课后答案（中国石化出版社)第5章传热.docVIP

专业资料 PAGE word完美格式 第五章 传热 1.一立式加热炉炉墙由厚150mm的耐火材料构成，其导热系数为λ1＝1.3W/(m·K)，其内外表面温度为ll00℃及240℃，试求通过炉墙损失的热量(W/m2)；若外加一层25mm，λ2＝0.3W/(m·K)的绝热材料，并假定炉内壁温度仍为1100℃，而热损失降至原来的57％，求绝热层外壁温度及两层交界面处的温度。 解： 解得：=255.8℃ 解得：=609.8℃ 2某加热炉炉墙由耐火砖、绝热层与普通砖组成，耐火砖里侧温度为900℃，普通砖外侧温度为50℃，各层厚度分别为：耐火砖140mm，绝热层(石棉灰)20mm，普通砖280mm；各层导热系数：λ1＝0.93W/(m·K)，λ2＝0.064W/(m·K)，λ3=0.7W/(m·K)。(1)试求每m2炉墙的热损失；(2)若普通砖的最高耐热温度为600℃，本题条件下，是否适宜? 解： （1） （2） 解得：=444℃ 适宜 3.用平板法测定某固体的导热系数，试件做成圆形薄板，直径d＝120mm，厚度为δmm，与加热器的热表面及冷却器的冷表面直接接触。所传递的热量(一维导热)，用加热器的电能消耗计算之。过程稳定时，测得加热器电流为0.96A，电压为60.5V，热电偶测得热表面温度t1＝180℃，冷表面t2＝30℃；由于安装不良，试件与冷热表面之间各有一层0.1mm的缝隙(内有空气)，试求： (1)忽略表面间的辐射传热时，因空气缝隙引起的测试导热系数的相对误差。空气在180℃及30℃时的导热系数分别为3.78W/(m·K)及2.67 W/(m·K)。 (2)如果计入辐射传热，上题的误差将有何变化，请作定性分析。 解： 忽略空气缝隙的影响： 解得： 不忽略空气缝隙的影响： 解得： 相对误差： (2)如果计入辐射传热，导热速率Q应减小，得出的导热系数应减小，所以上题的误差将减小。 4.当管子外径与内径之比d2/d1＜2时，试证明：通过管壁的导热速率按下式计算的相对误差不超过4％。 5.管子的内外直径分别为；d1＝107mm，d2＝127mm，导热系数λ=16W/(m·K)，管内外壁温度各为350℃及300℃，试求在单位时间内，每米管长及每平方米外表面的导热量。 解： 6.汽管外直径d1=100mm，其表面温度t1＝180℃，覆盖有一50mm厚的矿渣棉绝热层，绝热层外表面温度t2＝30℃，其导热系数由下式决定：λ= 0.064(1+2.25×10-3t)W/(m·K)，试求每米管长的热损失(W/m)。 7.管径为Ф38×2.5mm的油管，管壁导热系数为45W/(m·K)，内壁温度为120℃；为减少热损失，在管外包上两层绝热层，第一层是50mm厚的蛭石，导热系数为0.06W/(m·K)，第二层是10mm厚的石棉泥，导热系数为0.13W/(m·K)。 (1)试求每米管长的热损失及两绝热层交界面的温度； (2)若把内、外两绝热层位置交换一下，热损失将如何变化? 8.某汽油冷却器采用Ф25×2.5mm管子，冷却水在管内以lm/s的流速通过，进出口温度分别为25℃及45℃，管长3m，试求管壁对冷却水的给热系数。 解：在定性温度下水的物理性质为， ，， 湍流 9.某煤油冷却器有Ф19× 2mm钢管60根，长3m，管内冷却水流速为0.6m/s，平均水温为30℃，管壁温度为55℃。试求： (1)水在管内的对流给热系数： (2)给热速率 解：(1)在定性温度下水的物理性质为， ，， 湍流 (2)根据牛顿冷却定律： 10.上题中，若改用管径为Ф38×3mm钢管而保持流速及冷却水总流量不变(管子根数可变)，求给热系数及给热速率。 解：(1)在定性温度下水的物理性质为 湍流 (2)根据牛顿冷却定律 Ф38×3mm管子根数： 11.若将题8中冷却器中心管内流速提高至1m/s，管径及水温不变，求给热系数增加的倍数。 12.重油以0.2m/s的速度，在内径为50mm的管内流过，进口温度为20℃，出口温度为85℃，管壁的平均温度tW＝100℃，试求管壁对重油的给热系数。已知重油的物理参数如下： 13. 试计算套管换热器中原油的给热系数。套管的尺寸为Ф85× 5-Ф60 × 5mm，原油的流量为12600kg/h，进出口温度分别为125℃及175℃；原油的物理性质可由以下参数再查阅图表集或附录求得；＝O.9084，＝39.9×10-6m2/s；＝18.2×10-6m2/s,特性因数