2.如习题1燃烧炉的平壁是一层厚度为230mm的耐火砖（ λ =1.163)、一层普通砖厚度为240mm的普通砖（ λ =0.5815）和一层厚度为40mm的保温材料（ λ =0.07）砌成，当定态后测得内壁面温度为720 ℃ ，保温材料外表面温度为70 ℃ 。试计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。 解: t1?t4720?70???A?550A ?30.230.240.04?1?2???? ?1A?2A?3A1.1630.58150.07 ?t1720?t2t2?611.2?A?550A, ?10.23 1.163?1A ?t3t?70?3A?550A, ?30.04 0.07?3A
3．平壁炉是用内层为120mm厚的耐火砖和外层为230mm的普通砖砌成。两种砖的导热系数均为未知。测得炉内壁温度为800℃，炉外侧壁面温度为113℃。为减少热损失，后又在普通砖外包一层厚度为50mm、导热系数为0.2 W/(m?℃)的石棉。包扎后测得各层温度为：炉内壁温度为800℃，耐火砖和普通砖界面温度为686℃，普通砖和石棉界面温度为405℃，石棉外侧温度为77℃。试求包扎后热损失较原来热损失减小的百分数?
4、 在φ50mm×5mm的不锈钢管(λ1 = 16W·m·K)外包扎30mm厚的石棉(λ2 = 0.22W·m-1·K-1)，测得管内壁面温度为600℃，石棉外壁面温度为100℃；试求每米管线的热损失。
若上述温差保持不变，欲使热损失减少60％，在石棉外层再包裹一层保温材料(λ
3
-1-1
= 0.07) 。问：该保温材料的厚度应为多少？
解：
⑴管线的热损失
2π
Q/L = ·Δt
ri+1 1
Σ[ ·ln ]r1 λi
=
2×3.14（600 - 100）
r2 r3 1 1
[ ·ln + ?ln ]
r1 r2 λ1 λ2
30mm 50mm 5mm ①管线各层半径
r1 =(50 - 2×5)/2 = 20(mm) = 0.02m，
r2 = r1 + 5×10-3 = 0.025(m)，r3 = r2 + 30×10-3 = 0.055(m)； ②导热系数
λ
1
= 16W·m-1·K-1 ，λ
2
= 0.22W·m-1·K-1 。 —18—
③管线的热损失
3140 25 55 1 1
[ ·ln +
20 0.22 ?ln ]25 16
3140 0.014 + 3.584
Q/L = =
= 873(J·s-1·m-1) ⑵需加保温层的厚度 ①确定管线的热损失
Q’/L = 873 - 873×60％
= 349.2(J·s-1·m-1)
②求r4
r4 1
0.014 + 3.584 + ?ln
55 0.07
3140
= r4 1 3.598 + ?ln
55 0.07
移项整理有：
349.2×[3.598 + 14.29·ln(r4/55)] = 3140 1256.4 + 4990·ln(r4/55) = 3140 则：
ln(r4/55) =(3140 - 1256.4)/4990 = 0.377 lnr4 = 0.377 + ln55 = 0.377 + 4.007 = 4.384 即：
r4 = arcln4.384 = 80(mm) ③确定保温材料的厚度
r4 - r3 = 80 - 55 = 25(mm)= 0.025m
349.2 = 3140
30mm 50mm r4 - r3 5mm
9．在一列管换热器中，用水蒸气加热原油。管子规格为Φ25mm×2.5mm，管内原油的表面传热系数为1000 W·m-2·K-1，管内污垢层的热阻系数Rh,1=1.5 ×10-3m2·K·W -1；管外水蒸气加热原油，管外水蒸气冷凝的表面传热系数为10000 W·m-2·K-1，管外污垢热阻及管壁的热阻可忽略不计，试求传热系数及各部分热阻占总热阻的百分数。 解:基于管外表面的K2用下式计算 1K?2 Rh,1d21d2?? h1d1d1h2 1K2??310W?m-2?K-1?3 251.5?10?251?? 1000?202010000
化工基础第四章习题答案 - 图文
