太原理工大学热工基础复习

1、1.设有一窑墙，用粘土砖和红砖两种材料砌成，厚度均为230mm，窑墙内表面温度为1200 C,外表面温度为100 C。试求每平方米窑墙的热损伤。已知粘土砖的导热系数为入 i=0.835+0.00058tW/ ( m. C),红砖的导热系数为入2=0.467+0.00051tW (m. C)。红砖的允许使用温度为700 C 以下，那么在此条件下能否使用？ 解：先假设交界面处温度为600 C,则粘土砖与红砖的导热系数分别为:入=0.835+0.00058* 顷 颁=1.357 入 2=0.465+0.00051* 颁=0.642W/(m. C) TOC o 1-5 h z 1-2=2084 (W/

2、m)21200 T00用q= t/Rt(W/m 2)计算热流为：q=02303.1 .3570. 642由于交界面处温度是假设的，不一定正确，必须校验，因为:t -t =q 所以 t =t -q 二=1200-2084*12担3 =826 (C)1 22 11L2XA11求出的温度与假设的温度不符合，表示假设的温度不正确，重新假设交界面温度为830 C,则入 0.835+0.00058* 也=1.42 入 2=0.465+0.00051* 泌 =0.703W/(m. C) 2 2q =2249 (W/措)再校验交界面温度：12 =1200-2249* 0 23 =835 (C)1.42 120

3、0 100 0-23 0.2 1.42 0.703求出的温度与假设温度基本相符，表示第二次计算是正确的。由此可得出：1.通过此窑墙的热流量为2249W/m 2.红砖在此条件下使用不适宜。2.设某窑炉的耐火砖壁厚0.5m，内壁面温度为1000 C，外壁面温度为0 C，耐火砖的导热系数入=1.16* (0.1+0.001t ) W(m. C)试求通过炉壁的热流 q解：先计算炉壁的平均温度tav = =500 (C )1000 0t；上 1000 0, 1.74*1000=3480 (W/m)根据平均温度t av值代入q=t得q= t=0.5-av3.两无限大平行平面，其表面温度分别为20 C及60

4、0 C,黑度均为0.8.试求这两块平行平面的1本身辐射，2投射辐射3.有效辐射4.净辐射热量解：两无限大平行平面.=.小=1 F1=F2 t =20 C t =600 C (1)1板的本身辐射E1= 120 21 1(T1 ) =0.8*5.6690E 1 .C 411100(273+120 2=0.8)=334.2W/m1002板的本身辐射E2= ： 08 .C0住广.669(873)4=26342.3W/m2E 2100100(2+3 )因为、，=22 =0平面1辐射出总能量全面投射在所以 J1=G2 J2 =G1 AR=1-0.2J = E +RG J = E +RGJ = E +RJ+

5、RJ11,0122,01,022,0J1=eE, +RGE2 0 +RJ1 ).J G2=J1=._eE1, 0R正2,011_R20.2* 26342.3 =5836.1W/m1-0.22G2=J2= E2 0 +RJ1=263423+02*58361=27509W/m2(4)Enet , 1=J 1-G1=-21673.4W/mEnet, 2=J2 -G2=21673.4W/m试求直径为0.3m，黑度为0.8的裸气管的辐射散热损失，已知裸气管的表面温度为440 C,周围环境温度为10 C。解：裸气管在空气中对外窑墙辐射因为2=1=1Qnet1,2=12C(T14 F = C( T11,20

6、100二12 1 1 0 100t2 )4F =0.8*5.669(274100-4-) 4-( 273 10 ) 4*0.30*34.5352*(258439-6414)*0942=107669w每米辐射换热q = 一nenet1,2L2 =10766.9w/m已知煤的收到基组成如下:组分Car Har Oar Nar Sar Mar Aar质量（%）48 516 1.41811.6设1.燃烧时有机械不完全燃烧现象存在，灰渣中含C量为10%2.要求还原焰烧成，干烟气分析中CO含量为5%计算，1.干烟气及湿烟气组成2.1Kg煤燃烧所需空气量3.1Kg煤燃烧生成湿烟气量

7、解：基准：100Kg煤。落入灰渣中C量为：11.6*10=1.29Kg100 -10至烟气中C量为：48-1.29=46.7kg46.7 =3.89kmol12设其中x kmol C生成 CO，则（3.89-x）kmol C 生成 CO2生成烟气的组成5 +18=3.5叫2 18N 1.4 +x+（3.89-X）+ 变-16 2 2822* 2 32（kmol）CO XO2-CO2 （3.89-X）*79=175-1.88X21总干烟气量为：x+（3.89-x）+175-188x=21.39-188x 题中给出干烟气中含CO为5%即： x =0.05 x=0.9821.39 1.88x1.烟气

8、组成CO CO 之n2 H烟气量 0.98 2.91 15.66 3.5干烟气（%）5.014.9 80.15 - _16 *竺 *22.4 =4.43（Nm /Kg）*. =5.16（Nm 3/Kg）湿烟气（%）4.2 12.6 68.0 15.2x空气量： _ +（3.89-x）+22* 2 32湿烟气量：（098+2.91+1566+35）已知煤的收到基组成如下:组分 Car Har Oar Nar Sar Aar Mar 质量(%)72.0 4.4 8.0 1.4 0.3 4.9 9.0当a =1.2时，计算1KG煤燃烧时所需要空气量，烟气量，及烟气组成。解基准：100KG煤。列表计算

9、如下：1KG煤燃烧所需要理论空气量V := 686*100 *22.4=7.32(Nm3/kg) a10021实际空气量V :Z 52 878Va= a V =1.2*7.32=8.78(Nm3/kg)理论烟气量V0 :34.56V0 *22.4=7.74(Nm3/kg)100实际烟气量V：V=41.8 *22.4=9.2 (Nm3/kg )100某倒焰窑所用煤的收到基组成为：组分 Car Har Oar Nar SarM Aar质量(%) 72 64.8 1.4 0.3 3.6 11.9高温阶段在窑底处测定其干烟气组成为：组分 CO 2 O2 n2体积(%) 13.6 5.0 81.4灰渣分

10、析：含c为17%，灰分为83%。高温阶段小时烧煤量为400Kg，计算该阶段每小时烟气生成量(Nm)及空气需要量(Nm)基准：100kg煤煤中c量：72Kg灰渣中C量为：17/ 、11.9*=2.44 (kg)83设100kg煤生成干烟气量为xNm，则：72=13.6*12+2.44 x=954Nm/100kg310022.4生成的水蒸气=(6 + 3.6 ) *22.4=71.7 (Nm/100kg218煤)湿烟气量=954+71.7=10263(Nm/100kg煤)3解：(1)烟气量(Nm/h )根据c平衡：煤中c=烟气量+灰渣中C小时湿烟气生成量为：400 *1026=4104 (Nm/h

11、)100(2 )空气量根据N平衡:2基准：100kg3,.(Nm/h空气中)N+燃料中N=烟气中N22煤煤中 N2 量为：L4 *22.4=1.12-(Nm)28379设100kg煤需空气量为yNm，则空气中N2量为=y (Nm)烟气中N量为=281.4100100 x=0.814*954=776.6(Nm)根据N平衡：从上面看出燃料中N量为空气中21.12+0.79y=776.6y=982N量比较，23(Nm/100kg很小，可以忽略，若忽略煤中 N量，2煤)982*100%=0.1%982则079y=7766Y=776,6 =983 (Nm/100kg 煤) 误差=9830.79高温保温阶

12、段小时空气需要量为：期3*982=3928 (Nm/h100如图，热空气在垂直等径的管道中流动，管内平均温度为546 C，管外空气温 度为0 C，求:(1)热空气自上而下流动在截面2-2处的静压，并绘出1-1与2-2截面间的压头转 变图，已知1-1与2-2截面的摩擦阻力为4pa,截面1-1处的静压为-40pa.(2)热空气由下而上流动时在截面1-1处的静压，并绘出1-1与2-2截面间压头 转变图，已知2-2与1-1截面间的摩擦阻力为2pa,截面2-2处的静压为-100pa.解(1)在1-1和2-2截面建立两流体伯努利方程，以1-1为基准面Hg1+hs1+hk1=hg2+hs2+hk2+hl1-

13、2因为等管径，且垂直，所以W1=w2 hk1=hk2以1-1为基准面Hg1=0Hs1=hg2+hs2+hl1-2-40=Z2( P a- P 2)g+hs2+4Hs2=-40-10*(1.293-0431)*98-4与2-2压头转变图为=-128.47pa1-1(2 )热空气自下而上流动时：在1-1和2-2之间建立两流体伯努利方程以1-1为基准面所以hg1=0因为垂直等管径所以 hk1=hk2Hg2+hs2=hs1+hl1-2Z2( Pa- P 2)g-100=hs1+2Hs1=-17.53pa1-1与2-2截面压头转变图9.气体通过小孔的流出:在1-1与2-2截面建立两流体伯努利方程 以小孔轴向0-0为基准面小孔截面为F气流最小截面为F2h