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1、.2. 燃烧炉的内层为 460mm 厚的耐火砖，外层为 230mm 厚的绝缘砖。若炉的内表面温度 t1为 1400，外表面温度 t3 为 100。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为 10.9+0.0007t，绝缘砖的导热系数为 20.3+0.0003t。两式中 t 可分别取为各层材料的平均温度，单位为 ， 单位为W(m ) 。1、解：热通量 q 及界面温度 t2由：)(11tbm322t又 0791. t032.已知： 4t 1t6bmm bmm代入联立解之得： 92t代入 q 式得 189（ ）答： q1689W，t 29494. 蒸汽管道外包扎有两
2、层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为适合?解： 相同： 2123rr平均直径： 3d 122rxrln)(l 13r 有 123rlnl每米管长的热损失 q 2312lnl)(rrtLQq2323lnl)(rt更换材料以前，每米管长热损失 q2323lnl)(rtq51.q即： q=1.25q故原保温好。6. 在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为 192mm 的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为 3490W(m 2)，管
3、外油侧对流传热系数为 258W(m 2)。换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为 0.000 26m2W ，油侧污垢热阻为 0.000 176m2 W 。管壁导热系数为 45W(m)，试求：（1）基于管外表面积的总传热系数；（2）产生污垢后热阻增加的百分数。解:1、基于管子外表面积的总传热系数 KO：.)( iiSmWSi dRdbK00011 ). 153490261745926258 .(00341W(m 2)2、产生垢淀后热阻增加的百分数 ）（增 加 前 的 总 热 阻增 加 的 热 阻 810301764810 .%答： (1)Ko208W(m 2)；(2)118
4、7. 在并流换热器中，用水冷却油。水的进、出口温度分别为 15和 40，油的进、出口温度分别为 150和 100现因生产任务要求油的出口温度降至 80，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，原换热器的管长为 lm，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。原： 现： 水 1540 15t油 150100 15080现要求油出口为 80 0LQ解： )154()105(PCPhWC2PCh592601312.lnlttm1PhKSTCW8510921.tm现：同理：0PCht)(.9730815322.lnTtKSCWmPh8619705221121 .KSCWlrLP
5、hmL1=1m L 2=1.86m 答：L=1.85m 10. 在逆流换热器中，用初温为 20的水将 1.25kgs 的液体( 比热容为1.9kJkg、密度为 850kgm 3)，由 80冷却到 30换热器的列管直径为252.5mm，水走管方。水侧和液体侧的对流传热系数分别为0.85kW(m 2)和 1.70kW(m 2)，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于 50，试求换热器的传热面积。解：热负荷：Q=W1cp1（T 1T 2）=1.251.910 3（8030）=1.2 105W传热温度差：t m=(t 2t 1)/ln(t 2/t 1) =(80 50)(3020)/ln(30/10)
6、 =18.2总传热系数： 3333oo 106.27.102185.01 idKm2/W解得：K o=485.44W/(m2)，有：S=Q /（K ot m）=13.9m 2 答： S。13.9m 213在一单程列管换热器中，用饱和蒸汽加热原料油。温度为 160的饱和蒸汽在壳程冷凝(排出时为饱和液体)，原料油在管程流动，并由 20加热到 106。列管换热器尺寸为：列管直径为 192mm、管长为 4m，共有 25 根管子。若换热器的传热量为 125kW，蒸汽冷凝传热系数为 7000W(m 2)，油侧污垢热阻可取为 0.0005(m2)W，管壁热阻和蒸汽侧垢层热阻可忽略，试求管内油侧对流传热系数。
7、又若油的流速增加一倍，此时若换热器的总传热系数为原来总传热系数的 1.75 倍，试求油的出口温度。假设油的物性不变。解：t m = 90.3 S = nDL = 250.0194 = 5.96 m 2 K0 = tQ= 3.906.512= 232.26 W/(m2 ). 0011isidRK0278671052631950 .).(.)( isi ）（ KmW/369.582 Q1 = W CP（ t2 t1） = 1.4535103（ 106 20） = 125 kWQ2 = 2 W CP（ t2 20） = 21.4535（ t2 20）96.537.)20(47.6ln)()( 02
8、tsQttmt2 = 99.2 100答： i360 W (m 2)，t 2 1001.外径为 159 mm 的钢管，其外依次包扎 A、B 两层保温材料， A 层保温材料的厚度为 50 mm，导热系数为 0.1 W /(m)，B 层保温材料的厚度为 100 mm，导热系数为 1.0 W /(m)，设 A 的内层温度和 B 的外层温度分别为 170 和 40 ，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少？ 解： mW150105920159210473221 ln.ln.rlrltLQA、B 两层互换位置后，热损失为 mW5131059201592104732
9、21 .ln.ln.rlrltLQ2在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为 25 mm2.5 mm的钢管，其导热系数为45 W/(m)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2 600 W/(m2)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52 W/(m2)。试求基于管外表面积的总传热系数 ，以及各分K热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。解：由 oomi1Kdb查得钢的导热系数 CW452mm mm 2.bodm2052.di.m5.2025mdCmW6.50C02.60.4511 22o K壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为oo5.1%1%97.3K管程对流传热热阻占总热阻的百分数为ooi
10、io 50.621011.4dd管壁热阻占总热阻的百分数为oomm0.25.0.610%11%.34bdbdK3在一单程管壳式换热器中，用冷水将常压下的纯苯蒸气冷凝成饱和液体。已知苯蒸气的体积流量为1 600 m3/h，常压下苯的沸点为 80.1 ，气化热为 394 kJ/kg。冷却水的入口温度为20 ，流量为35 000 kg/h，水的平均比热容为4.17 kJ/(kg)。总传热系数为450 W/(m2)。设换热器的热损失可忽略，试计算所需的传热面积。解：苯蒸气的密度为 33mkg692kg18027306.RTpMh4h91h,qmW1074JJ4 56, .Q12c,tp235350.7
11、(0).6t解出 2.t求 m苯 80.1 80.1水 31.6 2048.5 60.1t.C1.54.860ln1mt 225mm3.9.7tKQS4在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为 15和 40，油的进出口温度分别为 150和 100。现因生产任务要求油的出口温度降至 80，假设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为 1m，试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可以忽略。解：原工况平均温度差： 12356092.lnlmt C由热量衡算：原工况： 1221hpcpQWcTt新工况： 联立解得： 250tC新工况平均温度差： （6 分）12
12、3507lnlmt C由传热速率方程：原工况： 15092.5hpmQWcKStndL新工况： 870 所以： （6 分）792.50L5. 8在一单程管壳式换热器中，用水冷却某种有机溶剂。冷却水的流量为10 000 kg/h，其初始温度为30 ，平均比热容为 4.174 kJ/（kg）。有机溶剂的流量为14 000 kg/h，温度由180 降至120 ，平均比热容为1.72 kJ/（kg）。设换热器的总传热系数为500 W/(m2)，试分别计算逆流和并流时换热器所需的传热面积，设换热器的热损失和污垢热阻可以忽略。解： kW3401hJ481hkJ20187140621h, .TcqQpm 冷却水的出口温度为.C614301740861c,2 .tqQtpm逆流时 02.93.5ln230126.8ln. t 22mm8754.tKQS逆并流时 C974351069C61420381 .ln.lnt 22mm8975.tKQS逆