第二章習(xí)題33154

1、1. 一食品冷藏室由內(nèi)層為19mm厚的松木，中層為軟木層，外層為51mm厚的混凝土組成。內(nèi)壁溫度為-17.8，混凝土外壁面溫度為29.4。松木、軟木和混凝土的平均熱導(dǎo)率分別為0.151，0.0433，0.762 W/(mK)。要求該冷藏的熱損失為15W/m2，求所需軟木的厚度及松木和軟木接觸面處的溫度。解：已知b1 = 0.019m，b3 = 0.051m，T1 = -17.8，T4 = 29.4，1 = 0.151W/(mK)，2 = 0.0433W/(mK)，3 = 0.762W/(mK)，q = 15W/m2。代入數(shù)據(jù)，解得：b2 = 0.128m。代入數(shù)據(jù)，可得：解得：T2 = -15

2、.9。2. 某平壁爐的爐壁由內(nèi)層為460mm厚的耐火磚，外層為230mm厚的絕緣磚組成。爐的內(nèi)壁面溫度為1400，外壁面溫度為100。已知耐火磚和絕緣磚的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系分別為0.3+0.0003T，0.3+0.0003T W/(mK)。式中T可取為相應(yīng)層材料的平均溫度，單位為。求導(dǎo)熱的熱通量及兩磚接觸面處的溫度。解：已知：b1 = 0.46m，b2 = 0.23m，T1 = 1400，T3 = 100，1 = 0.9+0.0007Tm1 W/(mK)，2 = 0.3+0.0003Tm2 W/(mK)。根據(jù)熱量守恒： ，代入上式，得：代入數(shù)據(jù)，得：解得：T2 = 949，即兩磚接觸面的溫度為

3、949。3. 為減少熱損失，在外徑為150mm的飽和蒸汽管道外加有保溫層。已知保溫材料的熱導(dǎo)率 = 0.103+0.000198T (式上T為)，蒸汽管外壁溫度為180，要求保溫層外壁溫度不超過50，每米管道由于熱損失而造成蒸汽冷凝的量控制在110-4kg/(ms)以下，問保溫層應(yīng)為多少？(計(jì)算時可假定蒸汽在180下冷凝)。解：已知：d2 = 0.15m，T2 = 180，T350，2 = 0.103+0.000198Tm2 W/(m)，蒸汽冷凝量為110-4kg/(ms)，180時，水蒸汽汽化潛熱r = 2019.3kJ/kg。 整理后，得：代入數(shù)據(jù)，可得：解得：r2 = 0.125m。b2

4、 = 0.05m，即保溫層厚度至少為0.05 m。4. 有一蒸汽管外徑為25mm，管外包有兩層保溫材料，每層厚均為25mm。外層與內(nèi)層保溫材料的熱導(dǎo)率之比為5，此時的熱損失為Q。今將內(nèi)、外兩層材料互換位置，且設(shè)管外壁與外層保溫層外表面的溫度均不變，則熱損失為，求，說明何種材料放在里層為好。解：已知：r2 = 0.0125m，r3 = 0.0375m，r4 = 0.0625m，b2 = 0.025m，b3 = 0.025m，3/2 = 5將數(shù)據(jù)代入公式得：同理，將兩層保溫材料互換后，因?yàn)楦鲗訙囟炔蛔?，可得：互換后熱損失增加，應(yīng)把熱導(dǎo)率小的材料放在里層可減少熱損失。5. 在逆流換熱器中，用初溫為2

5、0的水將1.25kg/s的液體比熱容為1.9kJ/(kgK)，密度為850kg/m3由80冷卻到30。換熱器的列管直徑為25mm2.5mm，水走管內(nèi)。水側(cè)和液體側(cè)的對流傳熱系數(shù)分別為850W/(m2K)和1700W/(m2K)，污垢熱阻可忽略。若水的出口溫度不能高于50，求水的流量和換熱器的傳熱面積。解：已知：Tc1 = 20，cpc = 4.183kJ/(kgK)，cph = 1.9kJ/(kgK)，Wh = 1.25kg/s，h = 850kg/m3，Th1 = 80，Th2 = 30，d1 = 0.025m，d2 = 0.02m，1 = 1700W/(m2K)，2 = 850W/(m2K

6、)，Tc250根據(jù)熱量衡算，可列出：令Tc2 = 50，求得：Wc = 0.946kg/s代入數(shù)據(jù)，可得： K = 471.5 W/(m2K)， 求得：S = 13.8m26. 香蕉漿在單殼程單管程的列管換熱器中用熱水加熱，香蕉漿走管程，其流量為500kg/h，比熱容為3.66 kJ/(kgK)，從進(jìn)口溫度16加熱到出口溫度75。熱水的流量為1000kg/h，進(jìn)口溫度為95。換熱器的總傳熱系數(shù)為60 W/(m2K)。求換熱器的傳熱面積。解：已知：單殼程雙管程，qmc = 500kg/h，cpc = 3.66kJ/(kgK)，Tc1 = 16，Tc2 = 75，qmh = 1000kg/h，cp

7、h = 4.214kJ/(kgK)，Th1 = 95，K = 60W/(m2K)計(jì)算熱負(fù)荷：根據(jù)熱量衡算計(jì)算熱流體出口溫度：求得：Th2 = 69.4，逆流時：7. 在列管換熱器中用冷水冷卻油。水在直徑為19mm2mm的列管內(nèi)流動。已知管內(nèi)水側(cè)對流傳熱系數(shù)為3490W/(m2K)，管外油側(cè)對流傳熱系數(shù)為258 W/(m2K)。換熱器在使用一段時間后，管壁兩側(cè)均有污垢形成，水側(cè)污垢熱阻為0.00026(m2K)/W，油側(cè)污垢熱阻為0.000176(m2K)/W。管壁的熱導(dǎo)率為45W/(mK)。求：(1)基于管外表面積的總傳熱系數(shù)；(2)產(chǎn)生污垢后熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。解：已知：d1 = 0.019m

8、，d2 = 0.015m，1 = 258W/(m2K)，2 = 3490W/(m2K)，Rs1 = 0.000176(m2K)/W，Rs2 = 0.00026(m2K)/W， = 45W/(mK)在污垢形成前的總熱阻：解得：K = 233W/(m2K)增加污垢后的熱阻：8. 某列管換熱器的管程走冷卻水，有機(jī)蒸汽在管外冷凝。在新使用時冷卻水的進(jìn)、出口溫度分別為20和30。使用一段時間后，在冷卻水進(jìn)口溫度與流量相同的條件下，冷卻水出口溫度降為26。已知換熱器的傳熱面積為16.5 m2，有機(jī)蒸汽的冷凝溫度為80，冷卻水流量為2.5 kg/s，求污垢熱阻。解：已知：Tc1 = 20，Tc2 = 30，

9、Th = 80，S = 16.5m2，Wc = 2.5kg/s。冷卻水定性溫度：，由此查得：cpc = 4.179kJ/(kgK)，()當(dāng)冷卻水出口溫度降低后，有：()9. 某冷凝器的傳熱面積為20 m2，用來冷凝100的飽和水蒸氣。冷液進(jìn)口溫度為40，流量為0.917kg/s，比熱容為4.00kJ/(kgK)。換熱器的總傳熱系數(shù)為l25 W/(m2K)。求水蒸氣冷凝量。解：已知：Tc1 = 40，Th = 100，S = 20m2，Wc = 0.917kg/s。cpc = 4.00kJ/(kgK)，K = 125W/(m2K)，100時，飽和水蒸氣潛熱r = 2258.4kJ/kg列熱量傳遞

10、衡算式：，代入已知數(shù)據(jù)，有：解得：Tc2 = 69.65，從而求得：再列傳熱衡算式：10. 有一單管程式換熱器，該換熱器管徑為25mm2.5mm，管子數(shù)為37根，管長3m。今擬采用此換熱器冷凝并冷卻CS2飽和蒸氣，自飽和溫度46冷卻到10。CS2在殼程冷凝，其流量為300kg/h，冷凝潛熱為351.6kJ/kg，比熱容為1.005 kJ/(kgK)。冷卻水在管程流動，進(jìn)口溫度為5，出口溫度為32，逆流流動。已知CS2在冷凝和冷卻時的傳熱系數(shù)分別為K1 = 291W/(m2K)及K2 = 174W/(m2K)。問此換熱器是否適用(傳熱面積A及傳熱系數(shù)均以外表面積計(jì))？解：已知d1 = 0.025

11、m，d2 = 0.02m，n = 37，L = 3m；Th1 = 46，Th2 = 10，Tc1 = 5，Tc2 = 32； qmh = 300kg/h， = 45 W/(mK)；K1 = 291W/(m2K)，K2 = 174W/(m2K)；潛熱r = 351.6kJ/kg，cph = 1.005kJ/(kgK)設(shè)CS2逆流熱交換過程中，冷卻過程使冷卻水溫度升到Tc3。冷卻水定性溫度：，由此查得：cpc = 4.183kJ/(kgK)解得：qmc = 1029.24kg/h 兩流體呈逆流流動，根據(jù)下面流程圖列出衡算式：或 代入數(shù)據(jù)，得：或 解得：Tc3 = 7.5；CS2冷凝階段的平均溫差：

12、 CS2冷卻階段的平均溫差：冷凝階段所需傳熱面積：代入數(shù)據(jù)得：得：A1 = 4.16m2冷卻過程所需傳熱面積：得：A2 = 1.06m2所需總傳熱面積：換熱器總傳熱面積 此換熱器適用。11. 在一內(nèi)管為180mm2.5mm的套管式換熱器中，用水冷卻苯，冷卻水在管中流動，入口溫度為290K，對流傳熱系數(shù)為850W/(m2K)。殼程中流量為1.25kg/s的苯與冷卻水逆流換熱，苯的進(jìn)口溫度、出口溫度分別為350K、300K，苯的對流傳熱系數(shù)為1700W/(m2K)。已知管壁的導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(mK)，苯的比熱為1.9kJ/(kgK)，密度為880kg/m3。忽略污垢熱阻。試求：在水溫不超過320K的最少冷卻水用量下，所需總管長為多少(以外表面積計(jì))？解：已知d1 = 0.025m，d2 = 0.02m；Th1 = 350K，Th2 = 300K，Tc1 = 290K，Tc2 320K； qmh = 1.25kg/s， = 45 W/(mK)；1 = 1700W/(m2K)，2 = 850W/(m2K)；cph = 1.9kJ/(kgK)， = 880kg/m3設(shè)定Tc2 = 320K代入數(shù)據(jù)得：解得：K = 471.58W/(m2K)將已知數(shù)據(jù)代入方程： 解得：L = 176.2m12. 在一套式換熱器中，用冷卻水將1.25kg/s的苯