传热习题答案

1、1. 外径为 100 mm的蒸汽管，外面包有一层 50 mm 厚的绝缘材料 A， A= W/（m. ） ， 其外再包一层 25 mm厚的绝缘材料 B，B= W/（m. ） 。若绝缘层 A的内表面及绝缘层 B的外 表面温度各为 170 及 38，试求：（1）每米管长的热损失量； （2） A、 B 两种材料的界面 温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动 力保持不变。解：以下标 1 表示绝缘层 A 的内表面， 2 表示绝缘层 A 与 B 的交界面， 3 表示绝缘层 B的外表面。1）每米管长的热损失2 l(t1 t3)1 r2lnA1 ln r3 r1Br2

2、2 (t1 t3 )1r2lnA r1B1 ln r3r21 ln 50 50 10.05 50 0.0752 (170 38)49.3W / m50 50 25ln50 50(2)A 、B 界面温度 t2因系定态热传导，故Q1lQl2 Ql 49.32 (170 t2 )解得t 2=49.31 50 50ln0.05 503）两种材料互换后每米管长的热损失同理53.1 W/mQ 2 (170 38)l 1 50 50 1 50 50 25ln ln0.075 50 0.05 50 50由上面的计算可看到， 一般说，导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。1、欲将一容器中的溶液进行加

3、热，使其从30加热至 60，容器中的液量为 6000 ，用夹套加热，传热面积为 ，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的， 加热蒸气为的饱和水蒸气， 传热系数为 ，求将溶液由 30加热至 60所需要 的时间已知溶液比热为 ，热损失忽略不计。解：溶液从 30被加热到 60 所需的热量：而夹套的传热效率：其中，对于 的饱和水蒸气， 所需加热时间为：2、解：( 1)甲苯蒸气冷凝放热量为：Q1 W1r 2000 363726000kJ /h冷却水吸收热量： Q2 Q1W2 Cp(t 2 t1)5000 4.19 (t216) 726000kJ / ht2 50.65 C(3 分)tm(2)

4、 传热平均温差为t1 (T t2 )T t1lnT t250.65 16110 16 ln110 50.6575.35 C(2 分)d257总传热系数：K2h1d1h22400 50425.75 10 4 m2 K /W 10000K2= W/(m 2K)(2 分)传热面积 A2Q/K2 tm726000 1033600 1739.1 75.3521.539m1 2套管长度为 l=A/ d2=( =8.6m(2分）（3） 冷却水入口温度升高后，总传热系数未变，传热量变为Q W2cp2(t2 t1)K2 A2 lnt2T t1t1lnT t2即：解得：5000 4.19 10336001739.

5、1 1.5391110 25 ln110 t2 t 2=56.34 (4 分)Q W2 Cp(t 2 t1) W1rW15000 4.19 (56.34 25) / 3631808kg / h(2 分)4、废热锅炉由 25mm 2.5mm的锅炉钢管组成。 管外为水沸腾， 绝对压强为， 管内走合成转化气，温度由 550降至 450。已知转化气一侧，）水侧）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温 及 。解：方法一：Ki=242W/(m)下水的饱和温度为 230。3）热通量4）管壁温度1）先着眼于管内的对流传热。由牛顿冷却定律：又再眼于管外的对流传热方法（1）先求传热过程的总热阻及分热阻（基于内表面）=(

6、 )/W（2）再求管壁温度在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故已知：t = 230 0c T = = 500 t w = T-两种解法结果相同 分析：由于管内外水沸腾传热系数较大，管内合成转化气对流传热系数相对要小得多 所以壁温接近水的温度。 又因为管壁的热阻较小， 所以温降也小， 也就是说管壁两侧温度比 较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。壁温的估算对工程技术人员十分重要。 无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道 壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。5、有一 50 4.5mm的钢管，管内通 225饱和水蒸气，为了减少热损失，管外包一层厚度 为 50mm，导

7、热系数为（ m? K）的石棉，置于温度为 25 的环境中，已知管内蒸汽冷凝对流 给热系数为 104W/（m2? K），保温层外壁对周围空气对流给热系数为10W/（ m2? K），钢管导热系数为 40W/（m? K），225饱和水蒸气的汽化潜热为 1880kJ/kg ，试求：（ 1）估计钢管壁 温；（2）计算保温层外壁温度；（3）计算每米管长每小时蒸汽冷凝量kg/ （m? h）。（18 分）5、（18 分）解：(1)因 1104W/m2? K， 210W/m2? K，故 12故壁温接近于 大一侧的流体温度，则 Tw225 3 分2) t m=225-25=200dm91mm150 50150 ln50且K111.082W /m21 d2d2111500.0515011 d1dm2 104410.19110定态导热 , 各层传热速率相等K 3 分0.15 200 102W /m2 A(twt)100.15 (t