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文档简介
1、习 题1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖1=1.3W/(mK)、绝热层2=0.18W/(mK)及普通砖3=0.93W/(mK)三层组成。炉膛壁内壁温度1100oC,普通砖层厚12cm,其外表面温度为50 oC。通过炉壁的热损失为1200W/m2,绝热材料的耐热温度为900 oC。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。设各层间接触良好,接触热阻可以忽略。已知:1=1.3W/mK,2=0.18W/mK,3=0.93W/mK,T11100 oC,T2900 oC,T450oC,12cm,q1200W/m2,Rc0求: ?解: 又 得: 习题1附图 习题2附图2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温
2、度,在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶,测得t2=300 oC,t3=50 oC。求内壁温度t1。设炉壁由单层均质材料组成。已知:T2=300oC,T3=50oC求: T1=?解: T1T33(T2T3) T12(T2T3)+T3=3(300-50)+50800 oC3. 直径为603mm的钢管用30mm厚的软木包扎,其外又用100mm厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为110oC,绝热层外表面温度10oC。已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/(moC),试求每米管长的冷量损失量。解:圆筒壁的导热速率方程为 其中 r1=30mm,r2=60mm,r3=
3、160mm所以 W/m负号表示由外界向系统内传热,即为冷量损失量。4. 蒸汽管道外包扎有两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合适?解:设外层平均直径为dm,2,内层平均直径为dm,1,则 dm,2= 2dm,1 且 2=21由导热速率方程知 两层互换位置后 所以 即 互换位置后,单位管长热损失量增加,说明在本题情况下,导热系数小的材料放在内层较适宜。5. 在长为3m,内径为53mm的管内加热苯溶液。苯的质量流速为172kg/(
4、sm2)。苯在定性温度下的物性数据:=0.49mPas;=0.14 W/(mK);cp=1.8kJ/(kgoC)。试求苯对管壁的对流传热系数。已知:L3m,d53mm,G=172 kg/(sm2),被加热苯物性,=0.49mPas,=0.14 W/(mK);cp=1.8kJ/(kgoC)求: 解: Re 0.7 40 故可用Nu=0.023Re0.8Pr0.4公式 =330W/m2oC6. 在常压下用列管换热器将空气由200 oC冷却至120 oC,空气以3kg/s的流量在管外壳体中平行于管束流动。换热器外壳的内径为260mm,内径252.5mm钢管38根。求空气对管壁的对流传热系数。 已知:
5、T1=200 oC,T2=120 oC,空气qm3kg/s走管外壳程,D=260mm,n38,d25mm 求: 解: 空气平均温度 查160 oC空气:0.815kg/m3,2.4510-5Pas,Pr0.682,0.0364W/mK 1047. 油罐中装有水平蒸汽管以加热罐内重油,重油的平均温度tm=20oC,蒸汽管外壁温度tw=120oC,管外径为60mm。已知在定性温度70 oC下重油的物性数据:=900kg/m3;cp=1.88kJ/(kgoC);=0.174 W/(moC);运动黏度=210-3m2/s;=310-41/ oC。试问蒸汽对重油的热传递速率为多少,(单位为kW/m2 )
6、?已知:水平管加热外部重油,d60mm, tm=20oC,tw=120oC,70oC下,=900kg/m3; cp=1.88kJ/(kgoC);=0.174 W/(moC),=210-3m2/s;=310-4/ oC。 求: q=? 解: 属大容积自然对流, 查教材可得:A0.54,b0.25 8. 室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管,由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍,小管的(GrPr)=109。试问两管路单位时间、单位面积的热损失比值为多少?解:查表6-5,两者均在3区域,A=0.135, 9. 饱和温度为100oC的水蒸气在长3m、外径为0.03m的
7、单根黄铜管表面上冷凝。铜管竖直放置,管外壁的温度维持96 oC,试求:(1)每小时冷凝的蒸汽量;(2)又若将管子水平放,冷凝的蒸汽量又为多少? 已知:ts100oC,tw96 oC,L3m,d0.03m 求: (1)W竖放;(2)W水平 解: 查100oC,水,r2258kJ/kg 查98 oC,水,=960kg/m3,0.290cp,0.682W/mK(1) 设凝液为层流,则竖放时 验2000计算有效 (2) 水平放,仍设层流 验104由管外蒸汽冷凝 (2) qm2不变,u 即25. 试估计一列管式冷凝器,用水来冷凝常压下的乙醇蒸气。乙醇的流量为3000kg/h,冷水进口温度为30 oC,出
8、口温度为40 oC。在常压下乙醇的饱和温度为78 oC,汽化潜热为925kJ/kg。乙醇蒸气冷凝对流传热系数估计为1660 W/(m2oC)。设计内容:(1)程数、总管数、管长;(2)管子在花板上排列;(3)壳体内径。 解:热负荷由于乙醇无腐蚀性可走壳程,水走管程,水的定性温度查35 oC水, Pr4.87选用252.5mm的钢管,选水的流速 取,根采用三角形排列,设等边六角形层数为,则交点数 现取为6层,则,除去中间双管的隔板位置13个交点,即可安置127-13114根管子,取管中心间距t32mm(取t1.25后园整得) 外壳内经D的计算: 取外层管中心间与壳壁的最小距离为距38mm(取t1.25后园整得) 管子长度计算: 104 考虑水的垢层热阻,查教材,取(取河水的)
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