化工基础第四章习题答案.doc

2、如习题1燃烧炉得平壁就是一层厚度为230mm得耐火砖( λ =1、163)、一层普通砖厚度为240mm得普通砖( λ =0、5815)与一层厚度为40mm得保温材料( 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得交界面温度。
解:

3.平壁炉就是用内层为120mm厚得耐火砖与外层为230mm得普通砖砌成。两种砖得导热系数均为未知。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·℃)得石棉。包扎后测得各层温度为:炉内壁温度为800℃,耐火砖与普通砖界面温度为686℃,普通砖与石棉界面温度为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得百分数?

4、 在φ50mm×5mm得不锈钢管(λ1 = 16W·m-1·K-1)外包扎30mm厚得石棉(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℃;试求每米管线得热损失。
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(λ3 = 0、07) 。问:该保温材料得厚度应为多少？
30mm
5mm
50mm
解:
⑴管线得热损失2π
Σ[ · ]
ln
r1
ri+1
1
λi

Q/L = ·Δt
2×3、14(600 - 100)
[ ·ln + •ln ]
r1
r2
1
λ1
1
λ2
r2
r3

=
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
λ1 = 16W·m-1·K-1 ,λ2 = 0、22W·m-1·K-1 。
—18—
0、014 + 3、584
3140
3140
[ ·ln + •ln ]
20
25
1
16
1
0、22
25
55
③管线得热损失
Q/L = =
r4 - r3
30mm
5mm
50mm
= 873(J·s-1·m-1)
⑵需加保温层得厚度
①确定管线得热损失
Q’/L = 873 - 873×60％
= 349、2(J·s-1·m-1)
0、014 + 3、584 + •ln
3140
1
0、07
55
r4
②求r4
349、2 =
3、598 + •ln
3140
1
0、07
55
r4

=
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确定保温材料得厚度
r4 - r3 = 80 - 55 = 25(mm)= 0、025m

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,管内原油得表面传热系数为1000 W·m-2·K-1,管内污垢层得热阻系数Rh,1=1、5 ×10-3m2·K·W -1;管外水蒸气加热原油,管外水蒸气冷凝得表面传热系数为10000 W·m-2·K-1,管外污垢热阻及管壁得热阻可忽略不计,试求传热系数及各部分热阻占总热阻得百分数。
解:基于管外表面得K2用下式计算