硅酸盐工业热工基础作业答案.doc

1、 硅酸盐工业热工基础作业答案2-1 解: 胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁单值条件 tw1=1300C tw2=300C =450mm F=10 m2胸墙的平均温度 Tav（Tw1TW2）/2= （1300+300 ）/2=800C根据平均温度算出导热系数的平均值av0.92 0.7x0.001 x800 1。48w/m.cQ= F(Tw1-Tw2)/ =1.48X10X（1300300）/0.48=3.29X10 W422 解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁由 Q= /R 或 q= / Rt 知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同tt才行 单值条件 140mm

2、 2=250mm 1=0.13W/m.C 2=0.39W/m.硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层)Rt1= 1/ 1+ 2/ 2+ 3/ 3=0.04/0.13+0.25/0.39+ 3/ 3若仅有红砖（两层） Rt2= / 2+ 3/ 3= /0.39+ 3/ 3Rt1=Rt2 0.04/0.13+0.25/0.39= /0.39得 370mm,即仅有红砖时厚度应为 370mm。23 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁单值条件 230mm R1=0.85m Tw1=700C Tw2=100C粘土砖的平均导热系数av=0.835X0.58X10 X(Tw1+Tw2)/2=0.835+0

3、.58X400X10 =1.067W/m.C3 3R2=R1+ =1.08m当 L=1 时,Q=2 ( Tw1-Tw2)/4Ln =2X3.14X1.067X1X600/4Ln =4200W/m21d1.085因为 R2/R1 2,可近似把圆筒壁当作平壁处理，厚度 R2R1，导热面积可以根据平均半径 Rav（R1R2）/2 求出。做法与 21 同。24 解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁单值条件 150W/m 。C 20.1 W/m。C 15mm 295 mmTw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm若考虑二者的热阻，每单位长度传热量Q=( Tw1

4、-Tw2)X2 /( )=123dLn502.71837.1XWLn若仅考虑石棉的热阻，则Q= (12)502.31317.8TwXWdLnLn可见 Q Q，因而在计算中可略去钢管的热阻。25 解：本题属于稳定的无内热源的多层圆筒壁若忽略交界面处的接触热阻，每单位长度通过粘土砖的热量 Q1 与通过红砖热量 Q2 相同单值条件 d1=2m d2=2.69m d3=3.17m Tw1=1100C Tw2=80C先假设交界处温度为 600C，则粘土转与红砖的平均导热系数106.058.31.28/.28X.1.476.(6).501 1476/229av WmCvXQdLn a(08).6432 8

5、02/3012WmdQ1 与 Q2 相差太大，表明假设温度不正确。重新假设交界处温度 620C 则:1610.85.X.38/.202.47.45.Cm 1(6)1.3801364/229(0).452 /302TwXQWdLn mdQ1 与 Q2 基本相等，因而交界处温度在 620C 附近。26 解：本题为稳定的无内热源的多层平行无限大平壁根据一维热量方程 其模拟电路如下TQRthA12单值条件： c0.3 d=0.8 W/m.C Tw1=370C Tw2=66C1.2a0.6ba=25mm b= c=75mm d=50mm 5.83/.RCmFX0.5.62/81dRCmFX2b72.5/

6、0.61Wb 7.3cW总热阻.5c2./130416.5RabdCTwQ2-7 本题属于稳定的无内热源的单层无限大平壁单值条件 Tw1=450C Tw2=50C q=340W/ m .C 2保温层平均导热系数 0.940.15.2/.TwavXWmCq= 若要使 q 时，则整个中空长方体的核算面积为 Fx=F1+4X0.54 (y1+y2+y3)+8X0.15 =F1+2.16 (y1+y2+y3)+1.222单值条件： y1=250mm y2=150mm y3=100mm =230mm t1=900C t2=80C3 3129080.260.61.37/.tXXWmC Fx=2X(y1y1

7、+y2y3+y1y3)+2.16 (y1+y2+y3)+1.22=2X(250X150+150X100+250X100)+2.16X230(250+150+100)+1.2X230X230X10 6=(155000+248400+65480)X10 6=0.46688 2m根据公式 Q= 0.372(1).46820FxtXW2-13 解： 不相同，直径大的管道热损失大本题属于稳定的无内热源的单层圆筒壁的导热设两管子的内直径分别为 d1,d2，其厚度为 ，内外表面温度为 t1,t2，导热系数为 ，已知 d1d2则单位长度管的传热量 2(1)2()1ttQdLnndA管的传热量 ()2()2tt

8、d因为 (1)11LnQd因而直径大的管道热损失大2-14 设 d1=10d2 则 Gr1=2210102gdtgdtGr因为其他各要素同，仅考虑两直径不同的影响Nu1=0.53Gr1 =0.530.250.250.25(1)3.66GrXrNua= adNuu.1()NuaadQTwfF10.5625.62tFtt因而两管子对流换热系数之比为 0。562 热损失比值 5。622-15 解：本题属于无限空间中自然对流换热单值条件 d=3.0m L=10m Tw=68C Tf=22C先判断 Gr 以判断流态，定性温度 Tb= 6824TwfC查得 6217.450/XmSPr0.95.10/.X

9、Wm另外 1(/)3.8.4KTb6Tbf216 解：本题属于无限空间中的自然对流换热单值条件 d=0.3m Tw=450C Tf=50C先计算 Gr 以判断流态，定性温度 wf450Tb2C2查表得 V40.61X Pr0.677 6210m/S .7X1W/m.另外 (K)Tb735tf40于是有 b3 79b2 629.8(.)gLt5(GrP)()Pr .8.310401 故处于层流状态查表得 C0.53 n1/4 定型尺寸 d=0.3m12724b4.7X10.53a(rP)(80).(W/m)d 每米管道上的对流散热量为ql(Twf)Fl.2()X.1/217 解：本题属于有效空间

10、中的自然对流换热热面在上面与下面时，其当量导热系数不同，要分别考虑单值条件 20mm Tw1=130C Tw2=30C 1) 夹层中空气的平均温度 Tf Tw1280C11/K273805t130Tw120C2）按 80C 查得空气的物性参数.5XW/m.61.9XPr.93）计算 Grf3 4262gt98(0).810.35属于层流，且热平面在下面4）求 e140.25420.95Gr.X(.9)962630518W/m.C5）计算对流换热量 2.8qt104W/m热面在上边与上同218 解：本题属于流体在管内流动时的换热单值条件 t=20C W=1.28m/s d=0.118m查表得 2

11、.59X10/.C6215.0X/S计算 6wd8Ref 9.得 050.85Nu.4f.4(2)34.762f37X1.7W/m.Cd.8220 解：本体属于流体强制在管内流动时的换热单值条件 w=10m/s d=0.05m L=1.75m Tw=150C Tf=100C查表得 Pr0.688623.10/S23.1X0N/.Ref 6wd.57根据 266 式 计算0.8.430.25PrfNuf.2Ref()w0.80.430.2568f0.1X67X()0.021X2936.5 X 0.85152.5因为 L/d=3550 因而查表得修正系数 l1.得 2Nuf0.321X5.aL03

12、4.7W/m.Cd于是有33 102 6219.84.5(Pr)()Pr 0.985.7()bbXgLtGX 故处于湍流状态查表得 c=0.12 n=1/3 定性尺寸 d=3ma=12023.810(Pr).(8.7)4.98/3AnbXc Wmd227 1）解：根据斯蒂芬波尔茨曼定律可求得=5.6710-8W/ T1=293.15K T2=873.15K 2mK.48421,01E.567093.15/42,2 .60m2)由于 ，平面 1 所辐射出的总能量全部投射在 2 上，反之亦然1因而 J1G 2，J 2G 1 可看作 A ，因而R1.列方程组 即 ,02,2ER,022,1JEJ化简

13、得 1,0,01JG2J1 1,2, 322E350.63G= 5.8410W/mR9同理得 22,01JJ6.842.7/3）净辐射热量 42net1221E5847.10/J2m228 1）当在两平面间放置一块黑度为 0.8 得蔗热板时，其净辐射热量为原来的一半 42.08XW/m4 424 42T173.1520EC5.69X18W/2.0. 395/m其辐射网络见课本Qnet1,2= 31=1 32=1 23=112E01312132 130.823X4.时 32Qnet1,=E-01829501.8XW/m3.524.当 时 21net1,E0(832950)/.5229 解：裸气管放在空气中，由于所辐射的能量全部为空气吸收，因而空气可以近似看作黑体 122F0.3m4444444T1QnetC1FT20101212TC0F073.150273.8X56942 15X0.0.17W/m 230 1) 解：在周围安装遮热管，起到了防止热量散失的功能，其中.8130.821321F0.4其热阻网络结构见课本