热工课后题答案

图4-65

8.冷藏箱壁由两层铝板中间夹一层厚100mm的矿渣棉组成。内、外壁面温度分别为?5C和25C,矿渣棉的导热系数为0.06W/(m?K)。求跑冷损失的热流密度q。如大气温度为

00300C,相对湿度70%。由于水分森透使矿渣棉变湿,且内层结冰。设含水层和结冰层的

导热系数分别为0.2W/(m?K)和0.5W/(m?K),问;冷藏箱的冷损失为多少? (答案 q1?18W/m,q2?119.95W/m)

9.某炉墙由耐火砖层、硅藻土培烧板层和金属密封板所构成(见图4-66),各层的导热系数分别为?1?0.7?0.00058tW/(m?K),?2?0.047?0.000201tW/(m?K)和

22?3?45W/(m?K);厚度分别为?1?115mm,?2?185mm,?3?3mm;炉墙内、外表面温

002度为tw1?542C,tw4?54C。试求通过炉墙的热流密度。(答案 q?257.5W/m)

10.现有一热电偶测量管道内高温气流的温度(参见图4-67)。以知热电偶的读数

t1?6500C,热电偶套管的基部温度t0?5000C,套管插入深度l?100mm,套管壁厚

d?10mm,套管材料的导热系数??25W/(m?K),套管外侧由与气流的表面传热系数

h?50W/(m2?K),试求气流的真实温度tf和测量误差。(答案 气流的真实温度

tf?625.70C,测量误差?t?2.710C)

图4-67 11.为增强传热,在外径为40mm的管道外表面上装置纵肋12片,如图4-68所示。肋厚

0.8mm,肋高20mm,肋的导热系数为116W/(m?K)。若管道的壁温为1400C,周围介

0质的温度为20C,表面传热系数29W/(m?K),求每米管长散热量。

2 (图)4-68

解:p?(8?10?4?1)?2?2.0(m)

A?0.8?10?3?1?0.8?10?3(m2)

hp20?2?12m?()2?()?20.76(m) ?3?A116?0.8?1011mH?20.76?0.02?0.415

hm? 计及肋端散热量,???A?0mh1?th(mH)m?th(mH)??0?t0?t1?140?20?120(0C)

查双曲函数表,th0.415?0.3922 每片肋的散热量:

20'20.76?116?92.3(W/m) ?L?116?0.8?10?3?120?20.76?201??0.392220.76?1160.3932?圆柱部分的散热量:

\?L?hA'?t?h(?DH?12A)(tw?tf)?20?(??0.04?1?12?0.8?10)?(140?20)?278.6(W/m)每米管长的散热量?L??L??L?12?92.3?278.6?1386.2(W/m)

'\?3

12.一实心燃气轮机叶片,高H?6.25cm,横截面积A?4.65m,周长P?12.2cm,导热系数??22W/(m?K)。燃气有效温度Tge?1140K,叶根温度Tr?755K,燃气对叶片的表面传热系数h?390W/(m?K)。假设叶片端面绝热,求叶片的温度分布和通过叶根的热流量。

(答案 叶片的温度??384.4ch[0.465(x?0.465)];

通过叶根的热流量??1142.4W)

第三章 对流换热

1.160C的机油以0.3m/s的速度在内径为2.5cm的管内流动,管壁温度为150C。试求以下两种情况的表面传热系数:(a)管长为2m;(b)管长为6m。

00221600C的机油的物性为:

??0.132W/(m?K),??805.89kg/m3,??4513?10?6kg/(m?s),

Pr?84,1500C时,??1518?10?6kg/(m?s)。

(答案 管长2m:h?106.9W/(m?K);管长6m:h?74.2W/(m?K)) 2.一冷凝器内有1000根内径0.05m、长10m的管子管子内壁温度为39C。有初温为

022100C,流量为6m3/s的冷却水在管内流动。求平均对流换热表面传热系数和水的温升。

0(答案 平均表面传热系数:h?8374.7W/(m?K);水的温升:?t?12.04C) 03.冷却水在内径d?20mm、壁温tw?40C、长1.5m的冷凝器内流动。冷却水入口温度

2TF'?170C,出口温度t\f?230C。求冷却水的平均流速及管子的热流密度。

(答案 冷却水的流速:??1.18m/s;管子的热流密度:q?9.86?10W/m) 4.水以1.2m/s的平均流速流过内径为20mm的长直管。

(1)管子壁温75C,水从20C加热到70C: (2)管子壁温15C,水丛70C冷却到20C。

试计算其它条件不变时,上述两种情况下的对流换热表面传热系数,并讨论造成差别的原因。 (答案 (h1?6064W/(m?K);h2?5289W/(m?K)。 h1?h2是因为水被加热时,近壁处的粘性降低,因此表面传热系数比冷却高。)

5.为了减少重油的动力粘度,以降低泵功率的消耗,让重油通过一个由20块空心平板组成的换热器(见图4-71)。热水在空心平板内流动(垂直与图面方向),从而使平板温度均匀且等于100C。重油初温为20C,以1m/s的速度在平板间流动。试求在重油流动方向上全长

0022420000001处的局部表面传热系数及重油出口时的温度。在311tm?(tw?tf)??(100?20)?600C时,重油的物性参数为??850kg/m3;

22??0.18W/(m?K);??8?10?3kg/(m?s);c?1.1kJ/(kg?K)。

20(答案 hx?137.9W/(m?K),t?20.82C)

6.在一个大气压下,温度为30C的空气以45m/s的速度掠过长为0.6m、壁温为250C的平板。试计算单位宽度平板传给空气的总热量、层流边界层区域的换热量和素流边界层区域的换热量。

解:tm?0011(tw?tf)??(250?30)?1400C 22空气的物性参数为:

??3.49?10?2W/(m?K);??27.8?10?6m2/s;Pr?0.684于是 Re?得:

4/51/3Nulm?(0.037Relm?871)Prmul??45?0.655?9.71?10?5?10 ?627.8?10?[0.037?(9.71?10)54/5?871]?(0.684)1/3?1241.7

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