石油化學(xué)工程基礎(chǔ)課后習(xí)題5答案(已修改)
2024-11-11 15:51 本頁面
【正文】 石油化學(xué)工程基礎(chǔ)（習(xí)題） 第五章 傳熱及換熱設(shè)備 第 51 頁 第五章 傳熱及換熱設(shè)備 51 燃 燒 爐 的 平 壁 由 兩 層 組 成 ， 內(nèi) 壁 為 105mm 厚的耐火磚 [ 導(dǎo)熱系數(shù)為 ? ?KmW ? ]，外層為 215mm 的普通磚 [導(dǎo)熱系數(shù)為 ? ?KmW ? ]。內(nèi)、外壁溫度分別為 760℃和 155℃。試計(jì)算通過每平方米爐壁的熱損失及兩層間的界面溫度。 解： 2221131 827193021500511050155760 mkW.....bbttAQq ?????????? 在兩平壁交界處： 221121 8 2 710511 0 50 7 6 0 mWk... tb ttq ????? ? 可解得界面溫度： ℃ 3577 2 .t ? 52 某平壁爐的爐壁是用內(nèi)層為 120mm 厚的某耐火材料和外層為 230mm 厚的普通建筑材料砌成的，兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)未知。已測(cè)得爐內(nèi)壁溫度為 800℃，外側(cè)壁面溫度為 113℃。為了減少熱損失，在普通建筑材料外面又包一層厚度為 50mm 的石棉層 [導(dǎo)熱系數(shù)為 ? ?KmW ? ]，包扎后測(cè)得爐內(nèi)壁溫度為 800℃，耐火材料與建筑材料交界面溫度為 686℃，建筑材料與石棉交界面溫度為 405℃，石棉外側(cè)面溫度為 77℃。試問包扎石棉后熱損失比原來減少了多少？ 解：包 扎石棉層后的熱損失 23343221131 98415005077405 mW..b 39。t 39。tbb 39。t 39。t 39。q ??????????? 則有 ? ? WKm. q 39。t 39。tbb ?????????????? ? 2312211 4 0 1 40984 405800?? 包扎石棉層前的熱損失： 2221131 1 7 1 14 0 1 401 1 38 0 0 mW.bbttq ???????? 石油化學(xué)工程基礎(chǔ)（習(xí)題） 第五章 傳熱及換熱設(shè)備 第 52 頁 所以絕對(duì)熱損失 27279841711 mW 39。qqq ?????? 所以相對(duì)熱損失 %.tt 39。t 39。tq 39。qq 39。qq 542113800 405800111 31 31 ???????????? 53 燃燒爐的平壁由下列三種材料構(gòu)成：耐火磚導(dǎo)熱系數(shù) ? ?KmW. ?? 051? ,厚度b=230mm。絕熱磚導(dǎo)熱系數(shù) ? ?KmW. ?? 1 5 10? ；普通磚導(dǎo)熱系數(shù) ? ?KmW. ?? 930? ，厚度 b=240mm。若耐火磚內(nèi)側(cè)溫度為 1000℃，耐火磚與絕熱磚接觸面最高溫度為 940℃，絕熱磚與普通磚間的最高溫度不超過 138℃（假設(shè)每?jī)煞N磚之間接觸良好，界面上的溫度相等）。試求： ⑴絕熱磚的厚度（絕熱磚的尺寸為 65 113 230mm）； ⑵普通磚外側(cè)的溫度。 解：⑴耐火磚的熱通量 21121 mW 92730512300 9401000 ...b ttq ????? ? 根據(jù)穩(wěn)定傳熱，絕熱磚的熱通量與耐火磚的熱通量相等，即 22232 mW 92731510230138940 ...nbnttq ???????? 由此解得 n=≈ 2 塊 即需要 2 塊絕熱磚，厚度為 460mm 才能達(dá)到要求的溫度。 ⑵根據(jù)穩(wěn)定傳熱，燃燒爐平壁的熱通量與耐火磚的熱通量相等，即 2433221141 927393024015104600512301 0 0 0 mW.......tbbbttq ???????????? 由此解得： ℃9344 .t ? 即普通磚外側(cè)的溫度為 ℃。 54 某工廠用一φ 170 5mm 的無縫鋼管輸送水蒸氣。為了減少熱損失，在管外 包兩石油化學(xué)工程基礎(chǔ)（習(xí)題） 第五章 傳熱及換熱設(shè)備 第 53 頁 層絕熱材料：第一層為厚 30mm 的礦渣棉，其導(dǎo)熱系數(shù)為 ? ?KmW ? ；第二層為厚 30mm 的石棉灰，其導(dǎo)熱系數(shù)為 ? ?KmW ? 。管內(nèi)壁溫度為 300℃，保溫層外表面溫度為 40℃。管道長(zhǎng) 50m。試求該管道的散熱量。 解：已知： r1=80mm r2=85mm r3=115mm r4=145mm t1=300℃ t4=40℃ λ 1=45 ? ?W mK? λ 2= ? ?W mK? λ 3= ? ?W mK? 根據(jù)圓筒壁傳熱量計(jì)算公式： ? ?kW 14 .191 5 = W 101. 419= 11514521018511506501808545150240300= 212121434323212141?????????ln.ln.lnrrlnLrrlnLrrlnLttQ??????? 55 有一蒸汽管外徑為 25mm，為了減少熱損失擬在管外包兩層絕熱材料，每層厚度均為 25mm,兩種材料的導(dǎo)熱系數(shù)之比 512 ??? 。試問哪一種材料包在內(nèi)層更有效？ (忽略金屬熱阻 ) 解： 如果將導(dǎo)熱系數(shù)λ大者（即λ 2）包在內(nèi)側(cè)，則有 131113123112231 2730550537562215125375212121 ?????????????????????.tt..ln..lnttrrlnrrlnttLQq 而如果將導(dǎo)熱系數(shù)λ小者（即λ 1）包在內(nèi)側(cè)，則有 131113123212131 220208153756252151253721 2121 ?????????????????????.tt..ln..lnttrrlnrrlnttL Q q 將兩者進(jìn)行比較，則有 644122020812730550131131..tt.tt39。 qq ?????????? 石油化學(xué)工程基礎(chǔ)（習(xí)題） 第五章 傳熱及換熱設(shè)備 第 54 頁 前者的散熱量大一些，因此將導(dǎo)熱系數(shù)小的絕熱材料放在內(nèi)側(cè)更好一些。 56 外徑為 100mm 的蒸汽管，先包一層 50mm 厚的絕熱材料 [導(dǎo)熱系數(shù)為 ? ?KmW ? ]，其外再包一層 20mm 厚的絕熱材料 [導(dǎo)熱系數(shù)為 ? ?KmW ? ]。若第一絕熱層的 內(nèi)表面溫度為 170℃，第二絕熱層的外表面溫度為 38℃。試求每米管長(zhǎng)的熱損失和兩絕熱層界面的溫度。 解： 根據(jù)圓筒壁傳熱量計(jì)算公式： mW.ln.ln.rrlnrrlnttLQ31259 100120075021501000602138170212123212131??????????????? 由于穩(wěn)定傳熱各層的傳熱量相等，則第一層圓筒壁的傳熱量為 mW.rrlnttLQ 312592112121 ????? 由此可解得： ℃5960501000602 1312591702 1 12112 .ln..rrlnLQtt ??????? ???????????????? 57 水在φ 38 的管內(nèi)流動(dòng)，流速為 1m/s，水的進(jìn)、出口溫度分別為 15℃及80℃。試求水與管壁間的對(duì) 流傳熱系數(shù)。 解： 在定性溫度 ? ? ℃547801521 .t m ??? 下水的物理性質(zhì)為 3 13989 mkg.?? ? ?KkgJk 4 .1 7 4=
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