传热习题答案

第四 传热习题答W/(m·℃)1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为W/(m·℃)，1100℃，第三层为铁板，导热系数为(m·℃)，6mm，1350℃，220℃4652 ，b 4652

1100b2/0.35b20.066mδminb1b2b392666φ60mm×3mm45W/(m·℃)30mm30mm110℃10℃。求每QL

t11

lnr2

lnr3

ln60/2 Wm34.4Wm60/216026023

ln60/230

1ln60/230QL

t11

lnr2

lnr3

ln60/2 Wm39Wm60/216026023

1ln60/230

ln60/230330K，如果其导热系数分别为、和W/(m·K)，试求单位壁面上的热损失及接触面上的温度。

0.2250.1200.2251.082Km2

,

iRii

tt

12003300.225

t2qt1

129.2804W/140mm50mm180℃kg，Q/LWr/L9.861052019.3103199.1WQL

t2

1801

ln

2

ln式中λ t2t3

180t3

代入上式，解得t3φ38mm×2mm1mmλ=（m·℃)λ=110W/（m·℃)

384

2L

1

λ

2

1.1630.033 110φ19mm×2mm2m1m/s288K298K。求管壁对d0.015m,l2m,u1ms,t115t2水的平均温度

t12

1525220℃Pr7.02,d

133Reduρ0.0151998.21.49104 1.004水被加热时α

d

4m/sφ×5m32℃68℃（1）试（3）578W，试计算钢管内壁平均温度。解：已知u4msd0.068m,l5m,t130t268℃空气的平均温度tm

2

Cp1.005kJ/(kg℃),PrReduρ0.06841.101.56104μl

73,5α

d

Pr0.4

2.82310-

18.7

2u 2 18.7

32.6W/m2u 1578W，计算钢管内壁平均温度用式Qαstwtmtw 钢管内的平均温度twtmαS4918.71.07αL，壁面与流体间的温度差∆t，ρcpμλ，流体的体积膨胀系数和重力加速度的乘βg。试应用量纲分析法求证其量纲与数群的关系为pcdecpT：-1=-d-fπN=n-m=7-

Kλ2 λ2

pλ

KGrbPrNu

=2m6m的对流传热系数各为多少Re

μ

0.0250.3

1339RePed

1339840.025140610 l13μ

4.513103Nu1.86Re

d

μ

5.518103 w d

RePed

1339840.0256 l13μ

4.513103Nu1.86Re

d

μ

5.518103 w 55℃时的物性数据查附录有：ppqm12530kg 体积流量 /ρ2530/8303.05m3/ 甲苯在环隙间的流速u的计算：d1d2=流速u π

0.933m/22360024

ded2d10.0510.038l

154Reduρ0.0130.9338302.34104Pr

cpμλ

4.31.831034.310

温度为90℃的甲苯以1500kg/h的流量通过蛇管而被冷却至30℃。蛇管的直径为ttb1tb29030C ρ＝830kg/m3，Cp＝1840J/(kg·℃)，μ=×10－3Pa·s，λ=W/(mC)，Prcpμ18400.4103λ ub

ρπρ

π

ms0.256md 3600830d4

4Rediubρ0.050.25683026539（湍流 0.4

i iR式 α—弯管中的对流传热系数，W(m2C)αW(m2Cdi—管内径α0.023λRe0.8Prd0.0230.120526539.30.86.110.4Wm2C395.5Wm2αα11.77di395.511.770.05

R

0.6120℃10m/sttb1tb2

12030C75C由附录查得 C时甲烷的物性ρ＝m3，Cp＝(kg·℃)，μ=×10－5Pa·s，λWmC，Pr=，冷却时4

0.0255 l

78.4 Redeuρ0.0255100.7171.775104 1.03 对压力）的饱和水蒸气冷凝，使硝酸得到×104W300kPa（绝对压力）ts=℃，用式QαStstw 3.8twtsαS133.310000π0.083wt=128℃，定性温度为膜温ttsw

133.3128 冷凝水膜的物性参数查附录有ρ＝934kg/m3，μ=×10－4Pa·s，λ=×10-1Wmts13r

10.725 1

oμdt otwα=11600W／(m2·℃) 3.8twtsαS133.311600π0.083wt=129℃，膜温ttstw133.3129131℃w 物性数据一致，只是ttstw133.31294.3℃13r

10.725 1

oμdt o ws用α=12200W／(m·℃)验算壁温 S

133.3

3.8

12℃q。解：P=200kPa，ts=℃，tw=130℃，∆t=tw-qQαt1.121049.81.1105Wm2110kWS1500kg/h（1）100℃的饱和水蒸250KPa40℃的水。解： 3600kg/水蒸气冷凝Q

WTm

3832

cp2.19kJ/kgK放热量Q

tm

202

cp1.009kJ/kg吸热量Q

（4）P=250kPa，ts=127℃，r=2185kJ/kg，ts=127℃t127.240 放热量Q

pλ45W／(m·℃)。试求：(1)基于管外表面积的总传热系数；(2)产生污垢后热阻增加的百分数。p11Ko

d d

1

0.002

208W/m2o

o oR

0.000176oo

i

3490

45

dosi

0.0002619热阻增加的百分数为

bdo

3490

0.0021945

1m。试求此换热器的管长增至若干米才干满足规定。设换热器的热损失可无视。解：变化前tm

t1ln

ln150100

变化后

t1ln

ln15080物性数据不变时，由Q

t，故变化前后传递的热量变化QQ150150

由QKStmK

KS

SS

11.492.61.85m243℃128℃167℃157℃。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它并流时：热流体（重油）：T1=243℃→T2=167℃冷流体（原油）：t1=128℃→t2=157℃QqmhcphT1T276qmhcphqmccpct2t129qmccpc

t1ln

ln243128167改为逆流后：热流体（重油）：T1=243℃T2′=冷流体（原油）：t2′=←t1=128℃ t2

t1

243ln

T2Q

——（1（2（200m3/h1080kg/m3，比热容为(Kg·℃)，试求水蒸气消耗量，700W／(m2·℃)，试求所需的传热面积。Qqctt20010802.931151051758kJmcpc

Q175836002.92103kg/

ln132.9S K

132.9 7001650m3／ρPM

1

m32.692kgWh16502.692

h4441.8kghQWγ4441.8394kJh1.75106kJh4.86105hQWCtt360004.18103

cpc

2解 t31.62m求m 20

60.148.5ClnS

m4.86 m

45℃。试估算换热器清洗前传热面两侧的总污垢热阻。假αiαo分别相似；(3)无视管壁热阻和热损失。解：求清洗前总传热系数

110386020Cln11060Q330004.18710338

2

2K

360050

W

255W K

qmhcphT1T2qmccpct2t1qct1TTqmccpcttqct1

mh

2 2121

ln11040.6330004.18710345

2

2 360050

W

497.16W R111 m2CW1.9103m2C

K

497.16在一逆流套管换热器中，冷、热流体进行热交换。两流体的进、出口温度分别为t1=20℃t2=85℃，解：热：T1=100℃→T2=70℃冷：t2=85℃←Q放=qmhCph（T1-T2）Q吸=qmcCpc（t1-

tm

ln70100

C热：T1=100℃T2冷：t2lnT2K，S

QQ

Q

10020℃80℃180kPa空,Kq2cp

t1)

t2lnTTq2cp

lnTT

空空

(q'2)0.820.8q' (tt)

t2

2p2

lnTT2q2cp

lnTT

（2）/（1）

2lnTTlnTT

2lnT'201.741ln116.6T 116.6解得：T'120.2℃ 即加热蒸汽应上升为200kPa解：按一物体被包住解决T T4q12c12φ1

2100

,c1293 2934 8.27W/

100800℃370℃，在它们中间放一种两面的黑T 4解：（1）q12c12φ1

2100

11