熱工基礎(chǔ)習(xí)題答案9-12

千里之行，始于足下讓知識帶有溫度。第第2頁/共2頁精品文檔推薦熱工基礎(chǔ)習(xí)題答案9--12910

9.4題略

已知：λ1=1.3W/（m·℃）δ1=0.02mλ2=0.35W/（m·℃）qmax=1830W/m2tw1=1300℃tw2=30℃求：?2=δ

解：由多層壁導(dǎo)熱公式：2

21

1λδλδ+

?=

t

q

可得mqt2375.035.03.102.01830

30

13002112=???

?

??-

-=?????

?-?=λλδδ結(jié)論：保溫層最小厚度為237.5mm。

9.5題略

此題3層圓筒壁導(dǎo)熱問題

（1）每米管長的各層熱阻分離為（由內(nèi)向外排序）

WKmddRl/10

357.16616.017.0ln58

.021ln214

121

1??=?=

π=

-πλλ

WKmddRl/283.017.023.0ln17

.021ln212322?=?=π=

πλλ

WKmddRl/3967.023

.029.0ln093

.021ln213

43

3?=?=π=

πλλ

每米管長的總熱阻)0(/6797.03967.0283.010357.16614

≈?=++?=-llRW

KmRλλ

（2）每米管長的熱損失為

mWRttrrttql

i

in

ii

nwwl/8.3676797

.050300ln

214111

1

·

1=-=

-=

π-=

+=+∑

λλ

（3）各層接觸面的溫度

因為通過每層的ql相同，即

1

2

1lwwlRttqλ-=

得

℃88.29310

357.1668.3673004

112=??-=-=-llwwRqttλ

同理，℃79

.189283.08.36788.293223=?-=-=llwwRqttλ

9.7題略

已知：mmd50=；)/(85℃mW?=λ；sma/10

95.22

5

-?=；℃t3000=；

℃tf36=；)/(302

℃mWh?=；℃t90=

求：銅球達到90℃時所需的時光解：1.00088.085025

.030＜hR

Bi=?=

=λ

可以用集總參數(shù)法

)exp(0τρcV

hA

ttttf

f-

=--

min

17.21127036

3003690ln

43010

95.23

485ln

ln

2

5

3

00==--????

-

=

=

=-sR

R

ttttahA

V

tttthA

cV

f

fffππλρτ

9.10題略

此題為2層平壁導(dǎo)熱問題，分析同9.7（略）

第10章

10.1內(nèi)徑20mm的管子，壁溫恒定為200℃，空氣入口溫度20℃，入口流速20m/s。求空

氣出口溫度達60℃時所需的管長。解：定性溫度℃

40)(2

1="

+'=

fffttt

由附表9得：

699

.0,/sm10

96.16,

K)W/(m10

76.2,

K)kJ/(kg005.1,

kg/m128.12

6

2

3

=?=??=?==--f

ffpf

Pr

cν

λρ，，

因為管內(nèi)流體為空氣，應(yīng)將進口處流體溫度下的流速修正到ft下的流速。由流體延續(xù)性方程（穩(wěn)定流淌，質(zhì)量流量相等），有A

uAuqqfff

m

mρρ==111

,

m/s)(365.2120273

2027340,111

11=?++=

=

=

==uTTuu

T

Rpv

ff

f

gρ

ρρ

雷諾數(shù)

4

6

10

＞2519510

96.1602.0365.21=??=

=

-f

i

ff

duRe

ν

（湍流）

由管內(nèi)湍流強迫對流換熱準則方程：0.80.4

0.023RePrffftlRNuccc=

得：R

ltf

f

i

fcccRe

dh

4.08.0Pr

023

.0λ=

本題氣體被加熱，55

.0???

?

??=wf

tTTc；管長未知，暫取cl=1，最后舉行校合。cR=1

[]

)

/(75

.727968.08665.033.331903174.0473313699

.025195

02

.010

76.2023

.0Pr023

.0255

.04

.08

.02

4

.08.0KmW

cccRe

dhRltf

f

i

f?

-=???=??

???????==λ

由熱平衡關(guān)系：)(4

)(2

'-"

=

-ff

pffifw

ittcudttlhdρππ

)

(4162.040

10005.1128.1365.21)

40200(75.72402

.0)()

(43

mttcutthdlff

pfffwi

=?????-?=

'-"

-=

ρ

10.7空氣在內(nèi)徑為50mm的管內(nèi)流淌，流速為15m/s，壁面溫度tw＝100℃，管長5m。假如空氣的平均溫度為200℃，試求從空氣到壁面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h和空氣傳給壁面的熱量。

已知：℃tm

l℃

ts

mum

dfw2022100/1505.0=====

求：對流換熱系數(shù)h及換熱量φ解：按照℃tf200=，查附表9，得：

)/(1093.32

kmWf??=-λ；smf

/10

85.342

6

-?=ν

；680.0Pr

=f

；

688.0=wPr

4

6

102152110

85.34050.015Re

>=??==

-f

f

ud

ν

；

屬于旺盛紊流，選用公式（10.17a），1=tc，1=lc，1=RcRltf

f

ifcccPr

Re

dh4.08.0)/(023.0λ=

4

.08

.03

2

68

.021521

)1050/1093.3(023.0?????=--

]℃)W/(m

[122.432

?=

)()(fwfwttdlhtthA-=-=πφ)W(81.3386)100200(510

50122.433

=-?????=-π

1112

補充例題：一電爐的電功率為1kW，爐絲溫度847℃，直徑為1mm，電爐的效率（輻射功率與電功率之比）為0.96。試確定所需爐絲的最短長度。若爐絲的放射率為0.95，則爐絲的長度又是多少？解：∵

96.0=W

AEb

∴WTClro96.010024

=?

?

?

????π

mT

CdW

l425.32

.1167.5001.01000

96.010096.04

4

01=????=

??

?

???=

ππ

m425.3=

若95.0=ε，

96.0=W

EAbε；mll601.395

.0425.395

.012==

=

11.6玻璃暖房的升溫作用可以從玻璃的光譜穿透比變化特性得到解釋。有一塊厚為3mm的玻璃，經(jīng)測定，其對波長為0.3~2.5mμ的輻射能的穿透比為0.9，而對其它波長的輻射能可以認為徹低不穿透。試據(jù)此計算溫度為5800K的黑體輻射及300K的黑體輻射投射到該玻璃上時各自的穿透比。解：b

b

bbb

bEEFFEE)()()0()

0(121

2

2

1

2

1

λλ

λλ

λλ

τλλττ=

-=

)()0()

0(1

2

2

1

λλ

λλ

τ=bbFF；

當(dāng)KT5800=時，KmT?=?=μλ174058003.01；KmT?=?=μλ1450058005.22；查表10-1得：%2956.3)3.00(=-bF；

%5625.96)5.2.00(=-bF；

∴%94.83)%2956.35625.96(9.0=-?=τ當(dāng)KT300=時，KmT?=?=μλ903003.01；KmT?=?=μλ7503005.22；查表10-1得：%10

907.23

)3.00(--?=bF；

%10

225.243

)5.2.00(--?=bF；

∴%0192.0)%10907.2024225.0(9.03

=?-?=-τ

溫度越高，在0.3-2.5μm(主要為可見光和紅外線)的輻射能越大，投射到玻璃上時的穿透比也越大。

11.7用熱電偶溫度計測得爐膛內(nèi)煙氣的溫度為800℃，爐墻溫度為600℃。若熱電偶表面與煙氣的對流換熱系數(shù)h=500W/(m2·℃)，熱電偶表面的放射率為0.8，試求煙氣的真切溫度。已知：t1=800℃，tw=600℃,h=500W/（m2.℃），ε1=0.8求：tf=？

解：本題可由熱平衡法求解。熱輻射：

∵A1<4

1111wbTTAΦ-=σε

對流換熱：)(112TThAΦf-=

在穩(wěn)態(tài)下：21ΦΦ=

∴℃56.867K56.1140)(4

4111==-+

=wbfTTh

TTσε

為削減測量誤差，可利用以下措施：

①削減ε1（采納磨光熱電偶表面的辦法，但往往因為生銹和污染而降低效果）；②提高接點處的h值（可采納抽氣裝置來加大流速）；③管外敷以絕熱層，使Tw↑；

④加設(shè)遮熱罩（遮熱罩兩端是空的，使

廢氣能與接點接觸）。

接點與壁面之間有輻射換熱，其輻射換熱量即為接點的熱損失，這一損失，應(yīng)通過廢氣對接點的對流換熱舉行補償。

11.9在圖4—22所示的半球狀殼體中，放射率30.475ε=的半球表面3處于輻射熱平衡；底部圓盤的一半——表面1為灰體，10.35ε=，1555TK=；圓盤另一半——表面2為黑體，2333TK=。半球的半徑0.3Rm=。試計算：（1）表面3的溫度；（2）表面

1和2的凈輻射傳熱量。

解：傳熱問題熱阻網(wǎng)絡(luò)：

解：未包絕緣層時，每米導(dǎo)線對空氣的傳熱量為：

Wdhttqf

wπππ08.3)2090(2210

21

3

1

1=-???=-=

-

因為包上絕熱層后電流保持不變，則傳熱量亦不變。即：

Wdddhttqfwπ

πλ

π08.3ln

211

1

22

2=+

-=

其中：℃tf20=；)/(1222℃mWh?=；md3

210

)82(-?+=；md3

110

2-?=

)/(16.0℃mW?=λ

則得：℃℃tw90＜36.33='

臨界直徑mhdinsc2

2

10

6.212

16.022-?=?=

=

λ

導(dǎo)線直徑遠小于dc，所以包裹絕緣層后有利于散熱。

12.9設(shè)計一臺1―2型殼管式換熱器，要求把體積流量為40m3/h的透平油（密度ρ1=880kg/m3，cp1=1.95kJ/(kg·K)）從57℃冷卻到45℃。冷卻水在管內(nèi)流淌，進入換熱器的溫度為32℃，溫升不大于4℃，查表得到)/(174.42,KkgkJcp?=。油在管外流淌。若水側(cè)和油側(cè)的對流換熱系數(shù)分離為5000W