中南大學(xué)傳遞過程原理--習(xí)題---解答-資料下載頁
2025-03-24 06:00本頁面
【正文】 . 一根外徑為30mm、外側(cè)表面溫度為100℃的管道，以對流方式向溫度為20℃的空氣散熱，.℃1。，現(xiàn)有A、B兩種保溫材料可供采用。 .℃1，103 。 .℃1，103 。假定覆蓋保溫層后，管道外側(cè)壁面與空氣之間的對流傳熱系數(shù)與管道裸露時(shí)相同，試問哪種保溫材料放在內(nèi)層時(shí)能滿足提出的保溫要求？解：據(jù)題意得：(1) 若材料A放內(nèi)層、B放外層，則：對于保溫材料A，有=103得出，r2=35mm，即其最大厚度只能為20mm。對于保溫材料B有：=4103得出，r3==50mm，即此時(shí)材料B的最大厚度只能為5035=15mm則由穩(wěn)態(tài)綜合傳熱得出：QL=++130=++=50 不能滿足要求。（2）若材料B放在內(nèi)層、A放外層，則對于保溫材料B，有=4103得出，r2=，=。對于保溫材料A有：=103得出，r3==50mm，=QL=++130=++=QL, 因此，材料B放內(nèi)層時(shí)能滿足要求。2411. 一爐壁由三層材料組成，內(nèi)層是厚度δ1=，λ1= .℃1的粘土磚；外層是δ3=、λ3= .℃1的紅磚；兩層中間填以厚度為δ2=，λ2= .℃1的石棉作為隔熱層。爐墻內(nèi)側(cè)煙氣溫度為tf1=1200℃，煙氣側(cè)傳熱系數(shù)αT1=40 .℃1，廠房室內(nèi)空氣溫度tf2=20℃，空氣側(cè)傳熱系數(shù)αT2=.℃1。試求通過該爐墻的散熱損失和爐墻內(nèi)外表面的溫度t1和t4。解：據(jù)題意得：屬穩(wěn)態(tài)綜合傳熱問題，由q=1200201αT1+δ1λ1+δ2λ2+δ3λ3+1αT2=1180140++++115=++++=q=1200t1140=, 得t1=1172℃q=t420115=, 得t4=94℃2412. 在并流換熱器中，用水冷卻油。水的進(jìn)、出口溫度分別為15℃和40℃，油的進(jìn)、出口溫度分別為150℃和100℃。 現(xiàn)因生產(chǎn)任務(wù)要求油的出口溫度降至80℃，假設(shè)油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，若原換熱器的管長為1m，試求此換熱器的管長增加至若干米才能滿足要求。設(shè)換熱器的熱損失可忽略。解：由題意得： 1) 設(shè)總傳熱系數(shù)為K，則水 進(jìn)口15℃ 出口40℃ Δt1=135油 進(jìn)口150℃ 出口100℃ Δt2=60Q1=KA1?t=kA1?t2?t1ln?t2?t1=kA175ln60135=kA1=由于：QM油cp150100=得出：K=QM油cp2）若要求油的出口溫度降至80℃，油和水的流量、進(jìn)口溫度及物性均不變，則由Q油放=Q水吸 有：QM油cp油150100=QM水cp水4015QM油cp油15080=QM水cp水t水出口15得：水出口溫度應(yīng)為： t水出口=25（7/5）+15=50℃水: 進(jìn)口15℃ 出口50℃ 油: 進(jìn)口150℃ 出口80℃ Δt1=135 Δt2=30Q2=KA2?t=KA2?t2?t1ln?t2?t1=KA2105ln30135=KA2=由于：QM油cp15080=把上面的K值代入得：QM油cp15080=(QM油cp) A2得出：A2/A1=70/()=。2414. 在一列管式換熱器中，某液體在管內(nèi)流過被加熱，其進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為70℃，.℃1。試求蒸汽用量。解：由題意得：液體的質(zhì)量流量為QM=1800/3600=則該液體從20℃加熱到70℃時(shí)所吸收的熱量為：Q=QMCP?t=25007020=62500W，查表得其溫度約為115℃，其汽化熱為2219000J/kg則所需蒸汽用量為：62500/2219000=2415. 在一套管式換熱器中，內(nèi)管為φ165，內(nèi)管中熱水被冷卻，進(jìn)口溫度為90℃，出口溫度為60℃，環(huán)隙中冷卻水進(jìn)口溫度為20℃，出口溫度為45℃，總傳熱系數(shù)K=1600 .℃1，試：（1）冷卻水用量；（2）并流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及所需的管子長度；（3）逆流流動(dòng)時(shí)的平均溫度差及所需的管子長度。解：1) 熱水被冷卻：其定性溫度?。?0+60）/2=75℃，查表得， Cp=4191 QM=30003600= QMcp?t=41919060= J/S冷卻水被加熱：其定性溫度為（20+45）/2=℃ Cp=4174 則 QMCp?t= QM4174(4520)= 得出QM=1 2）并流流動(dòng)時(shí)：熱水： 進(jìn)口90 出口60冷卻水：進(jìn)口20 出口45△t1=70 △t2=15平均溫度差為: ?t2?t1ln?t2?t1=1570ln1570==℃Q=KA?t=1600=得出：L=3）逆流流動(dòng)時(shí)：熱水： 進(jìn)口90 出口60冷卻水：出口45 進(jìn)口20△t1=45 △t2=40平均溫度差為: ?t2?t1ln?t2?t1=4045ln4045==℃Q=KA?t=1600=得出：L= 第三篇 質(zhì)量傳遞312.（1）應(yīng)用式（3114）：查表得：V(SO2)= V（空氣）=D=105（38+273）（+）2164+129=105 （2）應(yīng)用式314查的：σ（空氣）= δ(SO2)=所以 σ（AB）=+=(εK)SO2=252 (εK)空氣=97所以 (εK)=25297= （KTε）==由表313的數(shù)據(jù)估算Ω（D）= 由式（3115）得：D=105+129= 105 （3）應(yīng)用式（3115）與（3118）計(jì)算： 常數(shù)=【+129】106=105 由此可計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)D：D=105 313 水的分子量是18 由表（312）可知甲醇的分子體積為37 該溫度下的水的μ=105 代入公式中：D=1012（18）105=106 322 N(A)=c（AL）dZdt其中c（AL）為水的摩爾濃度。根據(jù)式（3214）N(A)=DABρzRTPBm（PA1P(A2)）313K下 水的飽和蒸汽壓P(A1)=出口處的水蒸汽壓P（A2）=C（AL）=P（Bm）=（）=代入原始公式中即可得出答案，由于條件不足，沒有給出具體的時(shí)間t和水的高度變化h，故無法得出最后答案。323 （1）應(yīng)用式（3114）：查表得:V(SO2)= V（空氣）=D=105（425+273）（+）2164+129=105 （2）應(yīng)用式314查的：σ（空氣）= δ(so2)=所以 σ（AB）=+=(εK)SO2=252 (εK)空氣=97所以 (εK)=25297= （KTε）==由表313的數(shù)據(jù)估算Ω（D）= 由式（3115）得：D=105+129= 105 （3）應(yīng)用式（3115）與（3118）計(jì)算： 常數(shù)=【+129】106=105 由此可以計(jì)算: D=105 324 由于碳在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)非常小，可以將鋼視為半無限體，利用3220，其中ω（c∞）= ω(c’)=代入公式 ωcωc∞ ωc’ωc∞=1erf（x2Dt） =1erf（1073600）由誤差函數(shù)表對應(yīng)于函數(shù)值代入以上公式即可算出答案。由于本書沒有給出函數(shù)誤差表，故無法算出具體的答案。47
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