第四章 习题

2． 燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖,外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400℃,外表面温度t3为100℃。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为

?1?0.9?0.0007t,绝缘砖的导热系数为

?2?0.3?0.0003t。两式中tW/(m·℃)。

可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为

，得

t1?t2t2?t3?tb2解：设两砖之间的界面温度为2，由b1

?11400?t2t?t460?10?3/(0.9?0.0007?122热通量

?2t2?100?t2?949C?t2?t3?3230?10/(0.3?0.0003?)2

3．直径为

?60mm?3mm,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-110℃,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(m·℃),试求每米管长的冷量损失量。

解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：

负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。

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,假定其他条件不变,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适合?

解：设外层的平均直径为由导热效率方程知：

dm2，内层平均直径为dm1，则dm2?2dm1且?2?2?1。

?1.25q

两层材料位置互换后：

Q'q'5'???1.25所以：即：qQq4两层保温材料互换位置后，单位管长的热损失增加。

说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较为合适。

6. 在管壳式换热器中用冷水冷却油。水在直径为?19mm?2mm的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为349OW/(m2·℃ ),管外油侧对流传热系数为258 W/(m2·℃ )。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 m2·℃ / W,油侧污垢热阻为 m2·℃ / W。管壁导热系数λ为45 W/(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。

解：（1）总传热系数

k0

（2）产生污垢后热阻增加的百分数为：

7：在并流换热器中,用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃,油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃,假设油和水的流量、进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。

解：平均温度差为

C时，由热量恒算：

由热量恒算可得：

当油的出口温度降到80

'解得：2t?50C.

由传热速率方程分别可得：

?kstm?k?n?dL?92.5.

原换热器：Wncpn(150?100)