(完整版)〈發(fā)電廠動力部分〉練習(xí)題

PAGEPAGE10全國高等教育自學(xué)考試指定教材電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)（獨立本科段）《發(fā)電廠動力部分》習(xí)題解（華北電力大學(xué)關(guān)金峰）第一章若當時當?shù)卮髿鈮毫?55mmHg。（1）鍋爐過熱器出口蒸汽表壓力讀數(shù)為16.8MPa；（2）送風機出口壓力表讀數(shù)為350mmH2O；（3）鍋爐爐膛內(nèi)煙氣真空表讀數(shù)為5mmH2O；（4）凝汽器真空表讀數(shù)為720mmHg；（5）給水泵出口壓力表讀數(shù)為20.5MPa。試用Pa或MPa表示上述各設(shè)備的絕對壓力值？解：依題意。已知當時當?shù)卮髿鈮毫amb=755mmHg=133.322×755×10-6=0.100658MPa；（1）、∵鍋爐過熱器出口蒸汽表壓力很高，∴近似取當時當?shù)卮髿鈮毫amb=0.1MPa，有：P=Pe+Pamb=16.8+0.1=16.9MPa。（2）、P=Pamb+Pe=0.100658+350×9.80665×10-6=0.1041MPa。（3）、P=Pamb-Pv=0.100658-5×9.80665×10-6=0.10061MPa。（4）、P=Pamb-Pv=0.100658-720×133.322×10-6=0.00467MPa。（5）、∵給水泵出口表壓力很高，∴近似取當時當?shù)卮髿鈮毫amb=0.1MPa，有：P=Pe+Pamb=20.5+0.1=20.6MPa。鍋爐爐內(nèi)各處通常負壓值很小，若近似按爐內(nèi)絕對壓力為0.1MPa計算，爐膛出口高溫煙氣溫度為1100℃，排入對流煙道沿途換熱到尾部出口時，煙溫降至120℃，試計算煙氣沿途放熱的體積變化？增大還是減?。拷猓阂暊t內(nèi)煙氣為理想氣體，∵PVm=RmT，∴Vm=RmT/P；有：爐膛出口煙氣的體積：Vm1=RmT/P=[8314×(1100+273)]/100000=114.15m3/Kmol；對流煙道尾部出口煙氣的體積：Vm2=RmT/P=[8314×(120+273)]/100000=32.67m3/Kmol；煙氣體積減?。粺煔獾捏w積減小量為：ΔVm=Vm1-Vm2=114.15-32.67=81.5m3/Kmol。鍋爐每小時需要空氣量640000Nm3(標準立方米)。已知送風機送入的空氣經(jīng)預(yù)熱器后，熱風溫度為340℃，表壓力為170mmH2O，若當時當?shù)卮髿鈮毫?60mmHg。求鍋爐每小時的實際送風量？解：視空氣為理想氣體，∵PV=MRT，∴V=MRT/P；由標準狀態(tài)下解出：MR=VNPN/TN=640000×101325/273=237538461.5Kg·J/(Kg·K)；鍋爐每小時的實際送熱風量為：V=MRT/P=[237538461.5×(340+273)]/（760×133.322+170×9.80665）=1413812m3。氣體經(jīng)歷某熱力過程，對外界放出300KJ的熱量，并使工質(zhì)內(nèi)能降低了140KJ。該熱力過程是膨脹過程還是壓縮過程？過程的功量是多少？解：依題意，∵q=Δu+w，∴w=q-Δu=-300-(-140)=-160KJ過程的膨脹功為負值，該熱力過程是壓縮過程。過程的功量為-160KJ。凝汽式汽輪機的進汽焓值為3458KJ/Kg,進汽流速為50m/s；汽輪機排汽焓值為2428KJ/Kg，排汽流速為150m/s；已知蒸汽流量為360t/h。忽略進出口勢能差。試求該汽輪機絕熱過程的內(nèi)部功率？解：依題意，∵q=(h2-h1)+(c22-c12)/2+g(Z2-Z1)+wI，式中：汽輪機為絕熱過程，q=0；忽略進出口勢能差，g(Z2-Z1)=0；∴wI=(h1-h2)+(c12-c22)=（3458-2428）+[（502-1502）/2]×10-3=1020KJ/Kg；∵汽輪機絕熱過程的內(nèi)部功率P=D×wI：∴P=（360×103/3600）×1020=102000KW。若熱機按卡諾循環(huán)工作在1100℃和15℃兩個熱源之間，每小時從高溫熱源汲取25120KJ的熱量。試求：（1）卡諾循環(huán)熱效率？（2）低溫熱源每小時接受的熱量？（3）熱機每小時的做功量？解：依題意。（1）、卡諾循環(huán)熱效率：ηK.th=1-T2/T1=1-(15+273)/(1100+273)=79％；（2）、低溫熱源每小時接受的熱量：∵q1=25120KJ，∴q2=q1×(1-ηK.th)=25120×(1-0.79)=5275.2KJ/Kg；（3）、熱機每小時的做功量：wI=q1-q2=25120-5275.2=19844.8KJ。第二章2－1、已知，某300MW機組的汽輪機排汽壓力P2=0.005MPa，x2=0.95；試用焓—熵圖確定排汽的溫度、焓、熵及比容的大小？解：由焓—熵圖上確定P2=0.005MPa，x2=0.95的濕飽和蒸汽狀態(tài)點，讀取一組狀態(tài)參數(shù)值：ts=32.9℃；h=2440KJ/Kg；s=7.993KJ/(Kg·K)；v=27m3/Kg。2－2、泵只能對液態(tài)工質(zhì)加壓。若給水泵入口溫度為160℃。試求：（1）給水在給水泵入口至少要有多大壓力值？（2）當給水泵出口壓力為22MPa時，給水處于什么狀態(tài)？（3）當給水定壓加熱溫度升高180℃時，給水處于什么狀態(tài)？（4）當加熱使給水中產(chǎn)生35﹪的蒸汽時，給水處于什么狀態(tài)？給水溫度是多少℃？（5）繼續(xù)定壓加熱過程，工質(zhì)焓值達到多少KJ/Kg時，其溫度開始升高？（6）繼續(xù)定壓加熱使工質(zhì)溫度上升到540℃時，工質(zhì)具有多大的過熱度？解：（1）、由附表3，∵ts=160℃時，Ps=0.61804MPa，∴給水泵入口壓力至少應(yīng)大于0.61804MPa；（2）、∵給水泵出口壓力為22MPa時，ts=373.68℃，此時水的溫度為t=160℃，ts＞t，此時為過冷水狀態(tài)；（3）、∵給水泵出口壓力為22MPa時，ts=373.68℃，此時水的溫度為t=160+180=340℃，ts＞t，此時為過冷水狀態(tài)；（4）、加熱使給水中產(chǎn)生35﹪的蒸汽時，為濕飽和蒸汽狀態(tài)；ts=373.68℃。（5）、由附表2，在壓力為22MPa時，工質(zhì)焓值達到2192.5KJ/Kg時，其溫度開始升高。（6）、工質(zhì)溫度上升到540℃時，工質(zhì)具有的過熱度為：Δt=t-ts=540-373.68=166.32℃。2－3、100MW機組高壓鍋爐主蒸汽壓力P1=10MPa、t1=540℃，給水溫度tW=220℃；200MW機組超高壓鍋爐主蒸汽壓力P1=13.73MPa、t1=540℃，給水溫度tW=220℃。按定壓加熱過程，分別把上述爐內(nèi)過程描述在同一幅溫—熵圖上。比較兩機組因定壓力不同qpre、qvap、qsup的變化趨勢？解：下圖是兩機組定壓加熱過程在同一幅溫—熵圖上的描述。由圖可以看出：qpre隨壓力升高而增大；qvap隨壓力升高而減??；qsup隨壓力升高而增大。P1=13.73MPaT111P=10MPa在T-S圖，曲線下包圍的面積表示過程熱量。T=540℃對于P=10MPa定壓加熱過程，有：b1c1qpre=

a-b-s2-s1-a；bcqvap=

b-c-s3-s2-b；220℃aqsup=

c-1-s4-s3-c；對于P1=13.73MPa定壓加熱過程，有：qpre1=

a-b1-s11-s1-a；0℃qvap1=

b1-c1-s12-s11-b1；0S1S2S11S12S3S13S4Sqsup1=

c1-11-s13-s12-c1；2－4、亞臨界鍋爐中，若進入過熱器的蒸汽壓力為P=16.7MPa，x2=0.99；求此時蒸汽的溫度、焓值、熵值、和比容？若將該蒸汽在過熱器內(nèi)定壓加熱到545℃，求加熱熱量和蒸汽的過熱度？解：（1）、由附表2，在壓力為16.7MPa時：ts=350.694℃；h′=1680.165KJ/Kg；h″=2558.KJ/Kg；s′=3.79267KJ/(Kg·K)；s″=5.20197KJ/(Kg·K)；v′=0.001755m3/Kg；v″=0.0087014m3/Kg；于是有：hx=xh″+(1-x)h′=0.99×2558.8+(1-0.99)×1680.165=2550KJ/Kg；sx=xs″+(1-x)s′=0.99×5.20197+(1-0.99)×3.79267=5.18788KJ/(Kg·K)；vx=xv″+(1-x)v′=0.99×0.0087014+(1-0.99)×0.001755=0.008632m3/Kg；（2）、由附表3，在壓力為16.7MPa，t=545℃時：h=3416.45KJ/Kg；加熱熱量：Q=h-hx=3416.45-2550=866.45KJ/Kg；蒸汽的過熱度：Δt=t-ts=545-350.694=194.3℃。2－5、蒸汽以P1=0.5MPa、t1=230℃的狀態(tài)進入某噴管。欲使蒸汽流經(jīng)該級噴管產(chǎn)生ΔP=0.2MPa壓力降低.。應(yīng)選用什麼形式的噴管？解：∵蒸汽在P1=0.5MPa、t1=230℃的狀態(tài)時，是過熱蒸汽狀態(tài)，過熱蒸汽的βc=0.546；而P2/P1=0.3/0.5=0.6＞0.546；∴選用漸縮形噴管。2－6、火力發(fā)電廠的公用蒸汽系統(tǒng)中，采用節(jié)流閥以獲取壓力、溫度不同的蒸汽。已知系統(tǒng)母管中蒸汽壓力為P1=1MPa，t1=230℃，經(jīng)節(jié)流閥后蒸汽壓力降低到P2=0.12MPa，求閥后穩(wěn)定界面上蒸汽的溫度及其過熱度變化？解：依題意，在h—s圖上確定蒸汽壓力為P1=1MPa，t1=230℃的狀態(tài)點1，由1點做等焓過程交于P2=0.12MPa等壓線上2點，讀得閥后穩(wěn)定界面上蒸汽的溫度：t=211.5℃.蒸汽溫度過熱度的變化：Δt=t1-t2=230-211.5=18.5℃。2－7、汽輪機進汽控制閥前蒸汽壓力P1=14MPa，t1=540℃；汽輪機排汽壓力P2=0.005MPa。已知控制閥產(chǎn)生的壓力降為ΔP=0.0357P1MPa。忽略水泵耗功，試比較拆除控制閥前后，理想工況下１Kg蒸汽在汽輪機內(nèi)絕熱膨脹做功量大小？解：依題意由h—s圖求解如下：（1）、在h—s圖上確定蒸汽壓力為P1=14MPa，t1=540℃的狀態(tài)點1，讀得h1=3432.5KJ/Kg；由1點做等熵過程到P2=0.005MPa，讀得h2=1988KJ/Kg；于是有：拆除控制閥后，理想工況下１Kg蒸汽在汽輪機內(nèi)絕熱膨脹做功量為：w1=h1-h2=3432.5-1988=1444.5KJ/Kg。（2）、∵拆除控制閥前，控制閥后的蒸汽壓力P11=P1-0.0357P1=14-0.0357×14=13.5MPa，由h—s圖上狀態(tài)點1做等焓過程交于P11=13.5MPa等壓線上11點，讀得閥后蒸汽的h11=3432.5KJ/Kg；由11點做等熵過程到P2=0.005MPa，讀得h12=1995KJ/Kg；于是有：拆除控制閥前，理想工況下１Kg蒸汽在汽輪機內(nèi)絕熱膨脹做功量為：w11=h11-h12=3432.5-1995=1437.5KJ/Kg。(3)、拆除控制閥后比拆除控制閥前理想工況下１Kg蒸汽在汽輪機內(nèi)絕熱膨脹多做功量為：Δw=w1-w11=1444.5-1437.5=7KJ/Kg。2－8、若機組理想工況下按朗肯循環(huán)工作，新蒸汽壓力P11=4MPa，t11=440℃，汽輪機排汽壓力P2=4KPa。技術(shù)改造使新蒸汽壓力提高到P21=9MPa，t21=540℃，并保持P2不變。試求：改造后循環(huán)熱效率提高多少？改造前后的汽輪機排汽干度有何變化？解：依題意由h—s圖求解如下：（1）、在h—s圖上確定技術(shù)改造前的蒸汽壓力為P11=4MPa，t11=440℃的狀態(tài)點1，讀得h11=3310KJ/Kg；由1點做等熵過程到P2=4KPa，讀得：h12=2080KJ/Kg；x11=0.806；由附表1，h12ˊ=121.41KJ/Kg；于是有：改造前的循環(huán)熱效率：η11=1-q2/q1=(h11-h12)/(h11-h12ˊ)=(3310-2080)/(3310-121.41)=38.575％。（2）、在h—s圖上確定技術(shù)改造后的蒸汽壓力為P21=9MPa，t21=540℃的狀態(tài)點1，讀得h21=3485KJ/Kg；由1點做等熵過程到P2=4KPa，讀得：h22=2042KJ/Kg；x22=0.79；由附表1，h22ˊ=121.41KJ/Kg；于是有：改造后的循環(huán)熱效率：η22=1-q2/q1=(h21-h22)/(h21-h22ˊ)=(3485-2042)/(3485-121.41)=42.9％。（3）、改造后比改造前循環(huán)熱效率提高量為：Δη=η22-η11=42.9％-38.575％=4.325％；（4）、改造后比改造前的汽輪機排汽干度降低了：Δx=x22-x11=0.79-0.806=-0.016。2－9、采用一次中間再熱循環(huán)的機組，新蒸汽壓力P1=17MPa，t1=555℃，汽輪機排汽壓力P2=5KPa。一次中間再熱蒸汽壓力Preh=4MPa，再熱后treh=t1=555℃。試求：理想工況下該再熱循環(huán)的熱效率？解：依題意由h—s圖求解如下：在h—s圖上確定蒸汽壓力為P1=17MPa，t1=555℃的狀態(tài)點1，讀得h1=3453KJ/Kg；由1點做等熵過程到Preh=4MPa的高壓缸排汽狀態(tài)點B，讀得B點高壓缸排汽焓=3042KJ/Kg；由B點做Preh=4MPa的定壓加熱過程交于treh=555℃的狀態(tài)點A，讀得A點中壓缸進汽焓h″reh=3572KJ/Kg；由A點做等熵過程到P2=5KPa的低壓缸排汽狀態(tài)點2，讀得2點低壓缸排汽焓h2=2209KJ/Kg；由附表1，h2ˊ=137.77KJ/Kg；于是有：理想工況下該再熱循環(huán)的熱效率：ηth.i(reh)=[(h1-h2)+(h″reh-h′reh)]/[(h1-hˊ2)+(h″reh-h′reh)]=[(3453-2209)+(3572-3042)]/[（3453-137.77）+(3572-3042)]=46.14％。2－10、采用二級給水回熱循環(huán)系統(tǒng)的機組，新蒸汽壓力P1=4MPa，t1=500℃，汽輪機排汽壓力P2=5KPa。進入兩級混合式加熱器的抽汽壓力分別為P01=0.8MPa，P02=0.12MPa。系統(tǒng)在理想工況下工作，忽略水泵耗功，試求：各級給水回熱抽汽率α1、α2？（2）該二級給水回熱循環(huán)熱效率ηth.i(Reg)？（3）令P1、t1、P2不變，與無給水回熱循環(huán)的熱效率ηth.i作出比較。解：依題意。由h—s圖上做熱力過程，分別求出下列各狀態(tài)點的參數(shù)如下：P1=4MPa，t1=500℃，h1=3445KJ/Kg，P01=0.8MPa，h01=2977KJ/Kg，h01ˊ=720.9KJ/Kg，P02=0.12MPa，h02=2605KJ/Kg，h02ˊ=434.9KJ/Kg，x02=0.996，P2=5Kpa，h2=2161KJ/Kg，h2ˊ=137.77KJ/Kg，x2=0.836，（1）、第一級給水回熱抽汽率α1：∵第一級給水回熱加熱器熱平衡為：α1h01+(1-α1)h02ˊ=1×h01ˊ∴α1=（h01ˊ-h02ˊ）/（h01-h02ˊ）=（720.9-434.9）/（2977-434.9）=0.1125（2）、第二級給水回熱抽汽率α2：∵第二級給水回熱加熱器熱平衡為：α2h02+(1-α1-α2)h2ˊ=(1-α1)h02ˊ∴α2=(1-α1)（h02ˊ-h2ˊ）/（h02-h2ˊ）=(1-0.1125)（434.9-137.77）/（2605-137.77）=0.1069（3）、排入凝汽器的蒸汽率α0：α0=1-α1-α2=1-0.1125-0.1069=0.7806（4）、該二級給水回熱循環(huán)熱效率：ηth.i(Reg)=[α0（h1-h2）+α1(h1-h01)+α2(h1-h02)]/（h1-h01ˊ）=[0.7806×（3445-2161）+0.1125×(3445-2977)+0.1069×(3445-2605)]/（3445-720.9）=42.02％。（5）、令P1、t1、P2不變，不采用給水回熱循環(huán)時的熱效率：ηth.i=（h1-h2）/（h1-h2ˊ）=（3445-2161）/（3445-137.77）=38.824%；（6）、采用二級給水回熱循環(huán)和不采用給水回熱循環(huán)的熱效率提高值：Δη=ηth.i(Reg)-ηth.i=42.02％-38.824%=3.2%。第三章3—1，爐壁由厚度為250mm耐火磚作內(nèi)層。耐火磚內(nèi)表面溫度為1000℃，導(dǎo)熱系數(shù)為λ=0.4664W/(m·℃)；外層為厚度為500mm普通紅磚層。紅磚層外表面溫度為50℃。紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.7W/(m·℃)。求爐壁的導(dǎo)熱熱流密度和兩磚層結(jié)合面上的溫度值？解：依題意。（1）、爐壁的導(dǎo)熱熱流密度：q=(t1-t2)/(δ1/λ1+δ2/λ2)=（1000-50）/（0.25/0.4664+0.5/0.7）=759.8W/m2；（2）、兩磚層結(jié)合面上的溫度值：t2=t1-qδ1/λ1=1000-759.8×0.25/0.4664=592.7℃。3—2，若將題3—1中的紅磚層改用λ=0.01W/(m·℃)的水泥珍珠巖砌塊，其它條件不變，所需水泥珍珠巖砌塊至少要有多大厚度？解：依題意。由爐壁的導(dǎo)熱熱流密度式：q=(t1-t2)/(δ1/λ1+δ2/λ2)有：δ2=[(t1-t2)/q-δ1/λ1]λ=[（1000-50）/759.8-0.25/0.4664]×0.01=0.007143m；3—3，電廠主蒸汽管道外徑d1=273mm，裸管外表面溫度為540℃，管外包敷δ1=140mm水泥蛭石保溫層[λ=0.105W/(m·℃)]后，再涂以δ2=15mm的泡沫水泥保護層[λ=0.192W/(m·℃)]，使熱損失不大于442W/m。試問，該蒸汽管道保溫層外表面溫度是否滿足不大于50℃的行業(yè)標準規(guī)定？解：依題意，先確定保溫蒸汽管道各層外表面直徑：d1=0.273m；d2=d1+2δ1=0.273+2×0.14=0.553m；d3=d2+2δ2=0.553+2×0.015=0.583m；試取該蒸汽管道保溫層外表面溫度等于50℃，則有：ql=(t1-t2)/[ln(d2/d1)/（2πλ1）+ln(d3/d2)/（2πλ2）]=（540-50）/[ln(0.553/0.273)/（2×3.14×0.105）+ln(0.583/0.553)/(2×3.14×0.192)]=439.73W/m；∵ql=439.73W/m＜442W/m，∴該蒸汽管道保溫層外表面溫度滿足不大于50℃的行業(yè)標準規(guī)定。3—4，制粉系統(tǒng)干燥劑方形輸送管道為400×400mm，熱空氣平均溫度tar=200℃，流速為6m/s，并使輸送管道內(nèi)壁面保持ts=190℃。試求熱空氣與管壁的對流換熱系數(shù)？解：依題意。（1）、先確定制粉系統(tǒng)干燥劑方形輸送管道當量直徑：de=4f/u=4×0.42/(4×0.4)=0.4m；（2）、確定制粉系統(tǒng)干燥劑熱空氣平均溫度：tar=200℃；依tar=200℃由附表6查取：λar=3.93×10-2W/(m·℃)；νar=34.85×10-6m2/s；Prar=0.68Prs=0.6808（3）、確定Rear:Rear=ωd/ν=6×0.4/34.85×10-6=68866.57（4）、選取熱空氣與管壁的對流換熱經(jīng)驗公式：∵Rear=68866.57＞1×104；L/d＞50；0.6＜(Prar=0.68)＜120；∴選取對流換熱經(jīng)驗公式：Nuar=0.021Rear0.8Prar0.43(Prar/Prs)0.25（5）、確定熱空氣與管壁的對流換熱系數(shù)：∵Nuar=αd/λ∴α=0.021Rear0.8Prar(Prar/Prs)0.25λar/d=0.021×(68866.57)0.8×(0.68)0.43×(0.68/0.6808)0.25×3.93×10-2/0.4=12.97W/(m2·℃)。3—5，已知發(fā)電機的氫氣冷卻器中，冷卻水的tar=30℃，流過內(nèi)直徑為15mm的受熱面管內(nèi)時，流速為0.9m/s，管道內(nèi)壁溫度為ts=50℃，試求管內(nèi)水流掠過壁面時的對流換熱系數(shù)和冷卻器受熱面的熱流密度？解：依題意。（1）、先確定管道直徑：de=0.015m；（2）、確定冷卻水平均溫度：tar=30℃；依tar=30℃由附表5查取：λar=61.8×10-2W/(m·℃)；νar=0.805×10-6m2/s；Prar=5.42Prs=3.54（3）、確定Rear:Rear=ωd/ν=0.9×0.015/0.805×10-6=16770.19（4）、選取熱空氣與管壁的對流換熱經(jīng)驗公式：∵Rear=16770.19＞1×104；L/d＞50；0.6＜(Prar=5.42)＜120；∴選取對流換熱經(jīng)驗公式：Nuar=0.021Rear0.8Prar0.43(Prar/Prs)0.25（5）、確定熱空氣與管壁的對流換熱系數(shù)：∵Nuar=αd/λ∴α=0.021Rear0.8Prar(Prar/Prs)0.25λar/d=0.021×(16770.19)0.8×(5.42)0.43×(5.42/3.54)0.25×61.8×10-2/0.015=4771.07W/(m2·℃)。（6）、計算冷卻器受熱面的熱流密度：q=α(ts-tar)=4771.07×（50-30）=95421.36W/m2。3—6，鍋爐省煤器蛇形管件由φ25×3mm無縫碳鋼管共221排并聯(lián)組成，每小時向鍋爐提供320℃的給水400t/h；若省煤器進水溫度為200℃，蛇形管內(nèi)壁溫度保持320℃。試求水側(cè)放熱系數(shù)？解：依題意。（1）、先確定管道直徑和排數(shù)：de=0.019m；n=221排；（2）、確定鍋爐省煤器蛇形管總流通截面積：s=(de/2)2πn=(0.019/2)2×3.14×221=0.062628085m2；（3）、確定水的平均溫度：tar=(t′+t″)/2=260℃；依tar=260℃由附表5查?。簐ar=1/ρar=1/781.6=0.00128m3/Kg；λar=60.24×10-2W/(m·℃)；νar=0.136×10-6m2/s；Prar=0.882Prs=1.014（4）、確定水的平均流速：∵每秒向鍋爐提供給水容積流量：V=G×var=400×103×0.00128/3600=0.14216m3/s；∴水的平均流速：ωar=V/s=0.14216/0.062628085=2.27m/s；（5）、確定Rear:Rear=ωd/ν=2.27×0.019/0.136×10-6=317132.35（6）、選取水與管壁的對流換熱經(jīng)驗公式：∵Rear=317132.35＞1×104；L/d＞50；0.6＜(Prar=0.882)＜120；∴選取對流換熱經(jīng)驗公式：Nuar=0.021Rear0.8Prar0.43(Prar/Prs)0.25（5）、確定熱空氣與管壁的對流換熱系數(shù)：∵Nuar=αd/λ∴α=0.021Rear0.8Prar(Prar/Prs)0.25λar/d=0.021×(317132.35)0.8×(0.882)0.43×(0.882/1.014)0.25×60.24×10-2/0.019=15337.4W/(m2·℃)。3—7，暖氣片外壁溫度為92℃。表面黑度為0.8，求其本身輻射熱流密度？解：依題意。E=σ0ε(T/100)4=5.67×0.8×[(92+23)/100]4=805.09W/m2；3—8，熱電廠用外徑d=400mm的管道向造紙廠供熱，管道外壁面溫度為50℃，表面黑度為0.82；管道封閉于1m×1m的水泥地溝內(nèi)，地溝內(nèi)壁溫度為30℃，黑度為0.92。試求：（1）熱管道與地溝內(nèi)壁面單位管長上的輻射換熱量？（2）當管道進入造紙廠與地溝內(nèi)壁溫度和黑度相同的大廠房內(nèi)時，熱管道與大廠房之間單位管長上的輻射換熱量是多少？解：依題意。（1）、先確定熱管道單位管長上的換熱面積：s1=πdl=3.14×0.4×1=1.256m2；（2）、確定地溝內(nèi)壁面單位長度上的換熱面積：s2=4ll=4×1×1=4m2；（3）熱管道與地溝內(nèi)壁面單位管長上的輻射換熱量：ql.1～2=c0/[1/ε1+(s1/s2)(1/ε2-1)][(T1/100)4-(T2/100)4]=5.67/[1/0.82+(1.256/4)×(1/0.92-1)]×{[(50+273)/100]4-[(30+273)/100]4}=111.67W/m；（4）當管道進入造紙廠與地溝內(nèi)壁溫度和黑度相同的大廠房內(nèi)時，熱管道與大廠房之間單位管長上的輻射換熱量：∵s2遠大于s1，s1/s2≈0，取1/[1/ε1+(s1/s2)(1/ε2-1)]=ε1∴ql.1～2=c0ε1[(T1/100)4-(T2/100)4]=5.67×0.82×{[(50+273)/100]4-[(30+273)/100]4}=114.17W/m；3—9，，汽輪機低壓抽汽管道φ80×3mm。碳鋼管道導(dǎo)熱系數(shù)λ1=53.7W/(m·℃)；管內(nèi)蒸汽t1ar=160℃，蒸汽與管道內(nèi)壁面上放熱系數(shù)α1=116W/(m2·℃)；裸管外敷設(shè)δ=40mm厚的水泥珍珠巖保溫層，其導(dǎo)熱系數(shù)λ2=0.075W/(m·℃)；保溫層外表面與環(huán)境間的復(fù)合換熱系數(shù)α2=7.6W/(m2·℃)，若環(huán)境溫度t2ar=30℃，求10m抽汽管長上的散熱損失？解：依題意。（1）、先確定保溫蒸汽管道各層外表面直徑：d1=d-2δ=0.08-2×0.003=0.074m；d2=0.08m；d3=d2+2δ2=0.08+2×0.04=0.16m；（2）、確定保溫蒸汽管道的傳熱系數(shù)：K=1/[1/α1πd1+Ln(d2/d1)/2πλ1+Ln(d3/d2)/2πλ2+1/α2πd3]=1/[1/116×3.14×0.074+Ln(0.08/0.074)/2×3.14×53.7+Ln(0.16/0.08)/2×3.14×0.075+1/7.6×3.14×0.16]=0.5647W/(m2·℃)；（3）、10m抽汽管長上的散熱損失：Q=KLΔtm=0.5647×10×(160-30)=734.1W。3—10，表面式換熱器總換熱面積為12m2。熱流體進、出口溫度為t1ˊ=150℃和t1"=87℃；冷流體進、出口溫度為t2ˊ=20℃和t2"=70℃。傳熱數(shù)K=46.5W/(m2·℃)。試比較其順流和逆流布置時的傳熱量變化？解：依題意。（1）、先確定表面式換熱器順流布置時的傳熱溫壓：∵Δtmax=t1′-t2′=150-20=130℃；Δtmin=t1″-t2″=87-70=17℃；∴順流布置時的傳熱溫壓：Δtar