化工原理课后习题答案传热习题解答Word文件下载.docx
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T
-q
2.如附图所示。
为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t2=300oC,t3=50°
C。
求内壁温度t1。
设炉壁由单层均质材料组成。
T2=300°
C,T3=50°
C
Ti=
解:
•••Ti—T3=3（T2—T3）
TiT3
Ti=2（T2—T3）+T3=3X（300-50）+56=800°
3.直径为60X3mml的钢管用30mm厚的软木包扎，其外又用100mm厚的保温灰包扎，以作为绝热层。
现测得钢管外壁面温度为-110oc,绝热层外表面温度10°
已知软木和保
温灰的导热系数分别为和W/（m-°
c），试求每米管长的冷量损失量。
圆筒壁的导热速率方程为
2tit3
其中ri=30mm,r2=60mm,r3=160mm
所以
210010
丄ln60丄in型
0.043300.0760
25W/m
负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。
4.蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内
层的两倍。
其导热系数也为内层的两倍。
若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试问
每米管长的热损失将改变多少说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适
设外层平均直径为dm,2，内层平均直径为dm,1，则
dm,2=2dm,1且?
2=2入
由导热速率方程知
b
5b
1Sm1
2Sm2
1dm1L
212dm1L
41
两层互换位置后
Q
t
dm丄
tttdm』
bbb
21dm1L12dm1L1
q_
1.25
q1.25q
互换位置后，单位管长热损失量增加，说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内
层较适宜。
5.在长为3m，内径为53mm的管内加热苯溶液。
苯的质量流速为172kg/（sm2）。
苯
在定性温度下的物性数据：
卩=;
s入=W/（m-K）;
cp=（kgoC）。
试求苯对管壁的对流传热系数。
L=3m,d=53mm,G=172kg/（sm2）,被加热苯物性，卩=；
s入=W/（mK）;
cp=
（kgoC）
Re=
dG
°
.°
53粤1.86心104
0.49104*3
Pr
Cp
33
「810O'
49106.3>
0.14
3
0.053
56.6>
40
故可用Nu=公式
23牆⑺86104）0.86.30.4=330W/m2°
6.在常压下用列管换热器将空气由
200oC冷却至120°
C,空气以3kg/s的流量在管外壳
求空气对
体中平行于管束流动。
换热器外壳的内径为260mm，内径25x2.5mm钢管38根。
管壁的对流传热系数。
已知:
T1=200°
C,T2=120°
C,空气qm=3kg/s走管外壳程，D=260mm,n=38,
d=25mm
求:
空气平均温度tm
T1T2200120
160C
查160°
C空气：
p=0.815kg/m3,
尸x1&
Pas,
Pr=,入=mK
D2nd2
Dnd
0.036m
22
4（—Dn—d）
0.262380.0252
0.26380.025
87.1kg/m2s
Re
deG0.03687.1
2.4510
1.29103>
104
0-023dRe0'
8pr0'
4
023心eh8。
砒4
254W/m12K
7.油罐中装有水平蒸汽管以加热罐内重油,
重油的平均温度tm=20°
c,蒸汽管外壁温度
tw=120°
C，管外径为60mm。
已知在定性温度70°
C下重油的物性数据：
p=900kg/m；
Cp=
（kgoC）;
入=W（m-oC）;
运动黏度v=2x-3im/s;
3=3疋伽oC。
试问蒸汽对重油的热传递速率为多少，（单位为kW/m2）
水平管加热外部重油，d=60mm,tm=20oC,tw=120oC,70oC下，p=900kg/m；
cp=（kgoC）;
入=W/（m・oC）,v=2x-1m2/s;
3=3x-1/0°
q=
属大容积自然对流,
gtd3
Gr
31049.81（12020）0.063
（2103）2
15.9
1.88102109004
1.9410
0.174
GrPr15.91.94103.0910
查教材可得：
A=,b=
A—（GrPr）b0.540174（3.0910）02536.9W/m2C
d0.060
q（twtm）36.9（12020）3.69103W/m2
8.室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管，由于自然对流两管都向周围空气散失热
量。
已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的/GrPr）=109。
试问两管路单位时间、单
位面积的热损失比值为多少
•••GrPrd3
d33912
•••（GrPr）1（=）3（GrPr）210310910d2
q
q2
1
1d2[（GrPr）i]3
2d?
[（GrPrJ
101
（109）
9•饱和温度为100oC的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。
铜管
竖直放置，管外壁的温度维持96oC，试求：
（1）每小时冷凝的蒸汽量；
（2）又若将管子水
平放，冷凝的蒸汽量又为多少
（1）W竖放；
（2）W水平
查100oC,水，r=2258kJ/kg
ts=100°
C,tw=96°
C,L=3m,d=0.03m
tm1009698C
查98oC,水，p=960kg/m,尸，入=m-K
（1）
设凝液为层流，则竖放时
234
1.13—gr7.4210W/m2
验Re
47.4210334
qm
（2）
0.2910225810
t7.4210333.14
水平放，仍设层流
544<
2000计算有效
2258103
343.72103kg/s
0.03
0.64
2.02
7.4210
1.50
42
10W/mK
•••qm
•••qm—qm2.023.721037.51103kg/s
4qm47.5110
验Re-亍34.5<
L30.2910
10.在列管式换热器中用冷水冷却油。
水的直径为19x2mm的列管内流动。
已知管内水
侧对流传热系数为3490W/（m2oC）,管外油侧对流传热系数为258W/（m2oC）。
换热器在使用一段时间后，管壁两侧均有污垢形成，水侧污垢热阻为0.00026m2oC/W，油侧污垢热
阻为0.000176m2oC/W。
管壁导热系数入为45W/（m2oC），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。
（1）总传热系数K0
K。
bd0
dm
d0
di
do
idi
258
0.000176
0.00219
4517
0.00026
19
15
349015
丽8208W/（m2oc）
（2）产生污垢后热阻增加百分数为
0.0048
0.00028
100%11.8%
11.热气体在套管换热器中用冷水冷却，内管为25X2.5mmi钢管，热导率为45W/（m・K）。
冷水在管内湍流流动，对流传热系数a1=2000W/（m2K）。
热气在环隙中湍流流动，a2=50W/（m2K）.不计垢层热阻，试求：
（1）管壁热阻占总热阻的百分数；
（2）内管中冷水流速提
高一倍。
总传热系数有何变化（3）环隙中热气体流速提高一倍，总传热系数有何变化
内管为25X2.5mm=45W/（mK）,管内冷水湍流a1=2000W/（m2K）,管内
故管壁热阻分率为
6.2
103
0.3%
0.021
热气湍流a2=50W/（m2K）
（1）管内热阻分率，
（2）内管中冷水流速增倍，
Kz（3）管隙中冷水流速增倍，K”
（1）
1d2d2
d21
K
-In二
1d12
d12
10.025
0.0250.025
48.3W/m2K
in
20000.02
2450.02
50
总热阻
0.021m2
K/W
管壁热阻
d2
d20.025,_0.025o
10
3m2K/W
111
IIIo.z.
450.02
u0.8
•••120.8120.820003.481O‘W/m2K
10.02512]/
K36.21049.0W/mK
3.481030.0250
KK49.048.3’on/
增加1.3%
K48.3
（3）220.8220.85087.1W/m2K
10.025512
K6.210582.1W/m2K
20000.0287.1
增加K—K82148369.9%
由上可知，管壁热阻往往占分率很小，可忽略；
提高K值强化传热，应在2上着手。
12.在下列各种列管式换热器中，某种溶液在管内流动并由20°
C加热到50°
加热介
质在壳方流动，其进、出口温度分别为100oC和
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