传热习题答案.doc

1、 外径为100 mm得蒸汽管，外面包有一层50 mm 厚得绝缘材料A，λA=0、05 W/(m、℃)，其外再包一层25 mm厚得绝缘材料B，λB=0、075 W/(m、℃)。若绝缘层A得内表面及绝缘层B得外表面温度各为170 ℃及38℃，试求：（1）每米管长得热损失量；（2）A、B两种材料得界面温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。
解：以下标1表示绝缘层A得内表面，2表示绝缘层A与B得交界面，3表示绝缘层B得外表面。
（1）每米管长得热损失

∴
(2)A、B界面温度t2
因系定态热传导，故

∴
解得 t2=61、3
（3）两种材料互换后每米管长得热损失
同理 W/m
由上面得计算可瞧到，一般说，导热系数小得材料包扎在内层能够获得较好得保温效果。
1、欲将一容器中得溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，容器中得液量为6000，用夹套加热，传热面积为，容器内有搅拌器，因此器内液体各处得温度可视为均匀得，加热蒸气为0、1MPa得饱与水蒸气，传热系数为℃，求将溶液由30℃加热至60℃所需要得时间？边茑車铤叁蔹瞩。
已知溶液比热为℃，热损失忽略不计。
解：溶液从30℃被加热到60℃所需得热量：

而夹套得传热效率：
其中，对于得饱与水蒸气，℃
℃
则
∴ 所需加热时间为：
2、解：（1）甲苯蒸气冷凝放热量为：
冷却水吸收热量：
(3分)
(2)传热平均温差为 (2分)
总传热系数：
∴K2=1739、1 W//(m2·K) (2分)謔笺铣緊滤頎煉。
∴传热面积
∴套管长度为l=A/πd2=1、539/(π×0、057)=8、6m (2分)痪诡鐮湿诰忏摆。
(3)冷却水入口温度升高后，总传热系数未变，传热量变为

即：
解得： t2’=56、34℃ (4分)懟監肿惮鯤嘤閡。

∴ (2分)
4、废热锅炉由25mm2、5mm得锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为2、8MPa，管内走合成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧，℃）水侧℃）。若忽略污垢热阻，求换热管得壁温及。颤錈谚艷赌鼉諗。
解：方法一：
（1） 先求总传热系数（以管子内表面为基准）
Ki=242W/(m2·℃)
（2） 平均温度差
2、8MPa下水得饱与温度为230℃。
∴
（3）热通量

（4）管壁温度
1） 先着眼于管内得对流传热。
由牛顿冷却定律：

又
℃
②再眼于管外得对流传热
℃
方法二：
(1) 先求传热过程得总热阻及分热阻（基于内表面）

=0、00413(℃)/W
(2) 再求管壁温度
在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故

已知：t = 2300c T = = 500℃
∴ tw = T-
=℃
tw = t +
=℃
两种解法结果相同
分析：由于管内外水沸腾传热系数较大，管内合成转化气对流传热系数相对要小得多,所以壁温接近水得温度。又因为管壁得热阻较小，所以温降也小，也就就是说管壁两侧温度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。財谬靂纵驍摊鈀。
壁温得估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还就是选定换热器都需要知道壁温，一些对流传热系数得计算也需要知道壁温。殯繩鑰茏視矚阖。
5、有一φ50×4、5mm得钢管，管内通225℃饱与水蒸气，为了减少热损失，管外包一层厚度为50mm，导热系数为0、1W/（m·K）得石棉，置于温度为25℃得环境中，已知管内蒸汽冷凝对流给热系数为104W/（m2·K），保温层外壁对周围空气对流给热系数为10W/（m2·K），钢管导热系数为40W/（m·K），225℃饱与水蒸气得汽化潜热为1880kJ/kg，试求：（1）估计钢管壁温；铼扫硯妆铟鼋櫸。
（2）计算保温层外壁温度；
（3）计算每米管长每小时蒸汽冷凝量kg/（m·h）。（18分）
5、（18分）
解：（1）因α1＝104W/m2·K，α2＝10W/m2·K，故α1>>α2
故壁温接近于α大一侧得流体温度，则Tw≈225℃ …3分
（2）Δtm=225-25=200℃ …2分
…2分
且 …3分
定态导热, 各层传热速率相等,

℃ …4分
（3）
…4分