《硅酸盐工业热工基础》课后答案(第二章)

1、习题【2-1】【解】查表知硅砖的导热系数 入=0.92 + 0.7X10-3 t W/ (m.°C)硅砖的平均温度tavtl * t221300 3002oC硅砖的平均导热系数入=0.92 + 0.7X 10-3 tav = 0.92 + 0.7X 10-3 X 800 = 1.48 W/ (m.°C) 散热损失量(1300-300) 1.48 10045=32889 W习题【2-2】【解】设硅藻土砖的厚度和导热系数分别为a,入红砖的厚度和导热系数分别为 a, ?2 如果不用硅藻土，红砖的厚度为 &用红砖替代硅藻土后，要保持炉墙的散热量不变，即保持炉墙的热阻不变替换

2、前，炉墙热阻=，替换后，炉墙热阻民=二1' 2 ' 2令 R1 = R2,'1= 0.25竺空40.13二 0.37 m = 370 mm习题【2-3】【解】该拱形窑顶的导热可以视为 1/4单层圆筒壁的导热查表知耐火粘土砖的导热系数 入=0.835+ 0.58X 10-3 t W/ (m.°C) 耐火粘土砖的平均温度tav700 1002-400 oC1 t41. d2In -2二丨 d1硅砖的平均导热系数入=0.835 + 0.58X 10-3tav = 0.835 + 0.58X 10-3 X 400 = 1.067 W/ (m.°C)根据单层圆

3、筒壁的传热量公式可得每米窑长拱顶散失热量= 4197 W/m700 -10041. 0.85 0.23ln2 二 1.067 10.85习题【2-4】【解】该管道的导热为双层圆筒壁的导热,可用公式Q二（tln±）纽 进行计算,瓦丄IHi J ' iri其中 ti=300°C, t3=50°C;入 1=50 W/ (m.°C), X2=0.1 W/ (m.°C);r1=0.0825 m,2=0.0875 m,3=0.1825 m。每米管长的散热损失q _ (t1 - tn 1)2 二1魚3）2二 I(300-50) 2二 1丄ln迺5丄&

4、quot;遊5500.0825 0.10.0875= 214 W/m钢管的热阻可以忽略不计，因为钢管的热阻远小于石棉的热阻。钢管的热阻R咔=存膘皿12亦5 石棉的热阻r2*1唔诂.農卞曲讪习题【2-5】【解】设内表面温度为t1,交界面处温度为t2,外表面温度为t3,则 通过粘土砖和红砖的传热量应相等。即 Q1=Q2，展开有(t1 - 上2 )2 二1(t2 - t3)2 二 l1av1lnd2d1lnd3d2(1)魚一t jav 1_ 入av (t 专)3ln氏一 ln虫ad2查表得 X = 0.835+ 0.58 10-3 t W/ (m.°C)X = 0.47+ 0.51 10-

5、3 t W/ ( m.oC)则， 1av =0.835 0.58 10 2 W/(m.oC)2=0.470.51 10t2 80W/(m. oC)带入（1）中，得(1100-t2)(0.835 0.58 10“ 110； 气(t2 -80) (0.47 0.51 10 t80)ln 2692-ln3.172.69求解，可得t2=624.6 oC习题【2-6】【解】模拟电路如下图所示RP1+'A FA1.1' D FD:BC0.025+1+0.0750.0750.6*0.050.3*0.051.2*0.1'B FBC FC0.05+1 0.8*0.1总热阻16AR 二 R

6、a1Rd 二+R BRc= 2.5 °C/W热流量Q J 370 一66 =121.6 WR 2.5习题【2-7】【解】因材料的导热系数与温度成线性关系，所以可以用平均温度计 算材料的平均导热系数t t450 50平均温度tav也应= 450 50 =250 oC2 2平均导热系数a厂 0.094 0.000125tav= 0.094 0.000125*250 = 0.12525 W / (m.°C)由热流量av可得=(450- 50)*0.12525二 0.147 m = 147 mm340习题【2-8】【解】该砌砖结构可以等效为如下图 1,其模拟电路图如图2所示图1砌砖

7、等效结构示意图+图2模拟电路图A 0.065A 一 花 一 0.79*0.39*1Rb0.050.29*0.27*1RcC+0.050.79*0.12*1= 0.2110 oC/W= 0.6386°C/W= 0.5274 oC/W则 R 二 Ra= 0.211二 0.4998 oC/W0.6386 0.5274所以通过砌砖的导热量100-200.4998= 160 W【2-13】【解】：不相同，直径大的管道热损失大。 本题属于稳定的无内热源的单层圆筒壁的导热。设两管子的内直径分别为d1, d2，其厚度为内外表面温度为t1, t2，导热系 数为，已知d1<d2则单位长度管1的传热

8、量土d12冗(鮎一I?)ln (1)d1单位长度管2的传热量Q22冗，（右九）_ ln 山 '"d22冗，(右-七2)6 ln(1)d26 6d6dd2 ln(1)ln(1)Q1VQ2d1 d2d1d2即直径大的管道热损失大.【2-14】【解】本题属于无限空间中的自然对流换热，相应的准数方程为N6 = C(Gr Pr)J设两管的直径分别为di, d2,则di=10cb。-两根管子的GrPr值均在103109之间，查表2-6可得流体的流动状态为层流， 相应的系数C=0.53，指数n=1/4。-NUb =0.53(Gr Pr)b"4 =0.53(§ I&quo

9、t;0 ) Pr)/4v又因两管内外温度相同，因此定性温度相同，即一，t, v, Pr,，值相同，则有I 3心 1/4 -( )bl°2卡)b山2=(q)3/4 “03/4d2Nuba 二dNub1 '1Nub1色a24Nub2 2d1Nub2=Nub1 d2Nub2d11=103/40.56210d2d2根据牛顿冷却定律Q =aJtF，有Q 二厚=啦= 0.562*10=5.62Q2 a2 LtF 2a? _ td 2l 2a 2d 2【2-16】【解】该题属于无限空间自然对流换热定性温度 tb =二 450 50 =250 °C2 2查表(p395附录五)可得2

10、50°C时空气的物性参数为 =4.27 10° W/(m.K)v=40.61 10 m2/s Pr=0.677计算(GrPr) b值以判断流态13(Gr Pr)b =(吐v9.8(450 -50) 0.3273 250 亍0.677 =8.31 107(40.61 10 )2查表2-6可知，流体的流态为层流，相应的准数方程为:Nub =0.53(Gr Pr)J/4 =0.53 (8.31 107)1/4 =50.60对流换热系数a - Nubd4.27 10，50.600.3二 7.202 W/(m 2.oC)每米管长的对流换热量q =n d 1 OJt =3.14 0.3 1 7.202 (450 -50) = 2713.7 W/m【2-17】【解】(1)当热面在下边，冷面在上边时，属于有限空间中的自然对流换热 夹层中空气的平均温度为：tf二如 征=130 30 =80 °C2 2查表(p395附录五)可得80°C时空气的物性参数为扎=3.05汇 10 W/(m.K)v=21.1"0m2/s Pr=0.6929.81273 803(130 -30) 0.02(21.09 10-6)2= 5.00 104查表2-7可知，流体的流态为层流，其当量导热系数可由下式计算: