硅酸盐工业热工基础作业答案2-1-32

1、硅酸盐工业热工根底作业答案2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁2单值条件 tw仁 1300Ctw2=300C=450mm F=10 m胸墙的平均温度 Tav= Tw1 + TW212= 1300+300/2=800C根据平均温度算出导热系数的平均值av = 0.92+ 0.7x0.001 x800 = 1。48w/m.c4Q= F(Tw1-Tw2)/ W2-2解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁由Q= t/R或q= t/ Rt知，假设要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才行单值条件1 = 40mm 2=250mm硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层)Rt 仁

2、 1/ 1+ 2/ 2+3/ 3=0.04/0.13+0.25/0.39+3/ 3假设仅有红砖两层Rt2= / 2+ 3/ 3= /0.39+ 3/ 3Rt 1=Rt2得=370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm。23解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁单值条件 =230mm R1=0.85m Tw1=700C Tw2=100C粘土砖的平均导热系数R2=R1 +当 L=1 时,Q=233d2 1.08(Tw1-Tw2)/4Ln- =4200W/m因为R2/R1 2,可近似把圆筒壁当作平壁处理，厚度=R2- R1，导热面积可以根据平均半径Rav= R1 + R2/2求出。做法与 2 1同。24

3、解：此题属于稳定无内热源的多层圆筒壁单值条件1 = 50W/m。 C 2 = 0.1 W/m。 C 1 = 5mm 2= 95 mmTw1=300CTw2=50Cd1=175mmd2=185mmd3=375mm假设考虑二者的热阻，每单位长度传热量Q=( Tw1-Tw2)X21 d2/( Ln 1 d1匚 Ln 史)=Ln2 d2 50250X2185175丄Ln型0.1185222.27W假设仅考虑石棉的热阻，那么250X2222.31W1 ,375Ln0.1185Q ;= (Tw1 Tw2)X2Ln2 d2可见Q Q',因而在计算中可略去钢管的热阻。2 5解：此题属于稳定的无内热源的

4、多层圆筒壁假设忽略交界面处的接触热阻，每单位长度通过粘土砖的热量Q1与通过红砖热量Q2相同单值条件 d1=2md2=2.69md3=3.17m Tw仁 1100CTw2=80Cav1 1100 600X0.00058 0.835 1.328W/m.C先假设交界处温度为 600C，那么粘土转与红砖的平均导热系数2600+80av2=X0.00051+0.47=0.6434W/m.C2Q22 X1-328X500 14076W/mLn苗0.2964d12av2(600 80)2X 0.6434X5200.1642Lnd3d2q 2av1(1100 600)12802W/m620C 那么:1=0.8

5、35+0.0058X 1100+62°=1.338W/m.CQ1与Q2相差太大，说明假设温度不正确。重新假设交界处温度2620 802=0.47+0.0051X0.6485W / mC2Q121(Tw1 620)LnWd12(620 Tw2) ,d3 d22X1.338X48013614W/m0.29642X0.6485X5400.164213400W/mQ1与Q2根本相等，因而交界处温度在620C附近。解：此题为稳定的无内热源的多层平行无限大平壁订根据一维热量方程QRth其模拟电路如下d=0.8 W/m.Ca1.2 b0.6 c= 0.3单值条件:Tw1=370CTw2=66CRa

6、aFa0.2083C/mFbF Rbb2X0.07522bFbRbcRbRc2.5X51.667C/Wa=25mmb= c=75mmRb Rc2.552.5C /WRRa RbcRd.5C/W RcRd dFdd=50mmd0.050.625C / m0.8X0.1 空遊cFc总热阻Q Tw1 Tw23042.5121.6W2-7此题属于稳定的无内热源的单层无限大平壁单值条件Tw1=450C Tw2=50C q=340W/ m2 .CTw1 Tw2保温层平均导热系数av 0.094X0.000125 0.12525W/m.Cq=av(Tw1 Tw2)q<340, 那 么 要 求av(Tw

7、1 Tw2) 0.12525X4000.147m q340保温层厚度不得小于 147mm.2-8此题属于稳定的无内热源的多层无限大平壁，做法与2-6同。根据一维热量方程 Q =上丄，把砌块分为三局部如图，其热阻分别为R1，R2，R3R模拟电路如下单值条件：Tw1=100CTw2=20C1=32.5mm2=50mm2 2 2F 气=0.27 m F 实=0.12 m10.0325- .R1 = R3=0.1055C/W一 20.050宀 20.05R 气=0.6386C/W R 实=0.5276C/W2F 气 0.27X0.292F 实 R2 =少 R头宀=0.2889C /WR气+ R实总热阻

8、R R1 R2 R3 0.50C/WTw1 Tw2 80Q160WR 0.52-9此题属于稳定的有内热源球体的导热因为球内外外表温度保持不变，因而内热源散发的热量与球体传热量Q相同qv=Q单值条件 d1=150mmd2=300mm=73W/m.C tw 仁248Ctw2=38C根据公式2-31 Q(t1 t2)d1d2X 73X210X150X300X107528896W球壁内外外表中心球面半径1、，d1 d2 r= X21根据公式2-29 t t121(t1 t2)()r1 r3° 112.5mm248210X(1 )0.075 0.112511(丄)0.075 0.15108C2

9、-10此题属于稳定的有内热源单层平壁的导热。如图，以混凝土块中间层为Y轴所在平面建立坐标系，其中间层X坐标为0,温度为T1,外壁温度为T2,T3，且T2=T3T2单值条件t仁50C t2=20Cm3根据公式2-4 0得到平壁内的温度分布方程1t X丄空 )2x x (也 t2为求平壁内最高温度位置，对其求导，并使之为0得t2 t1qv显然，在图中当x=0时，温度最高，因而有t1 t22qv2(t1 t2)qv2X30X1.5 1000.95m2-11解：此题属于具有稳定内热源的长圆柱体的导热单值条件 d=3.2mm L=300mm U=10V tw=93C =701)钢丝电阻 R=LF870X

10、10 X 0.3c corn3 20.0261(1.6X10 3)22)钢丝电功率为PU21003830WR 0.02613)钢丝内热源为qv -383083作 Q7 V d C8W / 小332(1.6X10 ) X0.34)求钢丝中心温度，根据式2-4 3t0 tw h°283 2cc 15.87X10 X(1.6X10 )93138.2C4X22.52-12 解：此题属于稳定的无内热源形状不规那么物体的导热F1为物体内侧外表积，假设内壁尺度分别用y1,y2,y3表示，且所有y>单值条件： y1=250mmy2=150mm y3=100mm=230mmt1=900C t2=

11、80C3t1 t23 900 800.26 0.23X10 30.26 0.23X10 30.3727W/m.C2 22=2X(250X150+150X100+250X100)+2.16X230(250+150+100)+1.2X230X230X106=(155000+248400+65480)X100 3727根据公式 2-3 2Q= Fx(t1 t2)X0.46688X820 620W0.232-13解：不相同，直径大的管道热损失大此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，内外外表温度为t1,t2，导热系数为 ，d1<d2(t1 t2)Lnd

12、1d1管2的传热量Q22(t1 t2)2Lnd2d2Ln(1d2因为帀匝Ln1帀Ln1拐Q1 Q2 因而直径大的管道热损失大.22-14 设 d仁 10d21000Gr21000g d2 t2因为其他各要素同，仅考虑两直径不同的影响0.25 (1000Gr2)0.250.255.62 Nu2K1 ad Nu a1Nua=d QNu1d1a(Tw502竺L 0.562a210d2Tf)FQ1 a1 tF1 0.562t10F25.62 tF2因而两管子对流换热系数之比为0。562热损失比值5。622-15解：此题属于无限空间中自然对流换热单值条件 d=3.0mL=10m Tw=68C Tf=22

13、CGr以判断流态，定性温度先判断Tw TfTb=2查得17.45X10 6m2/SPr 0.69852.8X10 2W / m.C另外1(1/K)318.452- 16 解:Tb 273.15 45此题属于无限空间中的自然对流换热单值条件 d=0.3mTw=450C Tf=50CTb Tf 46C先计算Gr以判断流态，定性温度 TbTwTf250C10 6m2/SPr= 0.6774.27X10 2W/m.C另外Tb 273 500丄(1/K) t523Tw Tf 400C于是有(GrPr)b (专')Pr b19.8X-5236 2X(0.3) 3X4007QX0.6778.3X10

14、10故处于层流状态2 1a C(Gr Pr)：4.27X10 X0.53 (8.3X107)"7.2(W/m2)d0.3每米管道上的对流散热量为ql a(Tw Tf)FI 7.2X(450 50)XX0.32714W/ m2- 17解：此题属于有效空间中的自然对流换热热面在上面与下面时，其当量导热系数不同，要分别考虑单值条件=20mm Tw1=130C Tw2=30C1/KTw1 Tw2111)夹层中空气的平均温度Tf =80C2273 80353t 130 30 Tw1 Tw2 100C2按80C查得空气的物性参数3.05X10 2W/m.C 21.09X10 6 Pr 0.692

15、3计算Grf =4.9984X1049.81X(0.02)X100 、， 1(21.09X10 6)2353属于层流，且热平面在下面1e二4 0 254求0.195Gr40.195X(4.9984X10 ) '2.9162 2e 2.9162.916X3.05X108.89X10 W/m.C5计算对流换热量e t °X100 445W/m20.02热面在上边与上同2- 18解：此题属于流体在管内流动时的换热查表得22.59X10 W/m.C6 215.06X10 m /S计算Refwd15.06X10 6100290.850.85得 Nuf 0.0146Ref0.0146X(

16、10029)34.76Nufd0.1188.07W / m.C2-20解：本体属于流体强制在管内流动时的换热单值条件 w=10m/sd=0.05mL=1.75mTw=150CTf=100C查表得 23.13X10 6m2/S3.21X10 2N/m.CRef =10X0.0523.13X10 621617Pr f根据2-66式Nuf。.初*严気严计算0.80.43 xx/0.25Nuf 0.021X21617 X0.688 x(0683)因为L/d=35<50因而查表得修正系数INuf |0.0321X52.5“LX1.03d0.051.0334.7W/m2.Cg l3 t于是有(Gr

17、Pr)b (g 2 )Prb1 39.8XX33X46318.15 门 X 0.69858.77X10101010(17.45X10 6)2故处于湍流状态查表得c=0.12n=1/3 定性尺寸 d=3ma= c(Gr Pr)n d23X2 0.12(8.7711010)34.98W/m2JC2- 271解：根据斯蒂芬一波尔茨曼定律可求得T1KT2-873.15K0.8E1 E1,0T140.8 5.67 108 293.154335W/ m2E2 E2,00.8 5.67 10 8 873.154 2.636 104W/ m22由于112上，反之亦然G2 = J1 = G 2 -j1 -J2=

18、 G1 可看作A，因而R10.2E1,0 RG1J1即J2E1,0rj2E2,0 RG2E2,0RJ1E1,0 R E2,0RJ1,E1,0 RE2,0335 0.226360所辐射出的总能量全部投射在0,平面1Ji列方程组J2化简得J110.96因而J1 = G2,0,22R232103W/m2同理得J2= E2,0RJ1263600.2 5840 2.75 104W/3净辐射热量Enet2J2 J1 27500 58402.17 104W/m2421.08X10 W/mE10 C0 卫1005.669X 27315 20100418W/m2E20 C0 兰10045.669X 600 27

19、31510032950W/ m2其辐射网络见课本Qnet1,2= 12 E10E2013 131=132=123=1121 1 113 0.8 时 12=丄 X4-230.8Qnet1,2=12 E10-E20当 3 0.05时 12=1 -X 418312 - 240.5329501.08X103W/m20.8 0.05Qnet1,212 E10-E20X(41840.532950) 803W/m22-29解：裸气管放在空气中，由于所辐射的能量全部为空气吸收，因而空气可以近似看作黑体 1121 F 0.3 m24T1 Qn et1 212C0100T210012F1CO4T11 12 -121100412F11001C0卫100T2F1100440 273.15100410 27315X0.3100210780W/m2 30 1解：在周围安装遮热管，起到了防止热量散失的功能，其中1 0.82 13 0.8213 132 1 F2 0.4其热阻网络结构见课本E10C0卫10014663W/m1