1、1目 录第一章 流体流动与输送机械（2）第二章 非均相物系分离（32）第三章 传热（42）第四章 蒸发（69）第五章 气体吸收（73）第六章 蒸馏（95）第七章 固体干燥（119）23第三章 传热1、某加热器外面包了一层厚为 300mm 的绝缘材料，该材料的导热系数为 0.16W/（m ） ，已测得该绝缘层外缘温度为 30，距加热器外壁 250mm 处为 75，试求加热器外壁面温度为多少？解： 231bttAQC307516.0375o231 tbtt2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖 b1=230mm， 1=1.05 W/(m)绝热砖 b2=230mm， 2=0.151W/(m)
2、建筑砖 b3=240mm， 3=0.93W/(m) 已知耐火砖内侧温度为 1000，耐火砖与绝热砖界面处的温度为 940，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过 138，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖； （2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1）b 2=?m42.09.27315.8913.31bbttAQ230mmb2=442mm2302mm则：绝热层需两块绝热砖。校核 t2=? Ctoo1386.059.71.492（2）t 4=?4C9.3493.0246.15.7o43t tbtAQ3、 505的不锈钢管，导热系数 116（） ，外面包裹厚度为 30mm 导热系数 0.2W/（）的石棉
3、保温层。若钢管的内表面温度为 623，保温层外表面温度为 373，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。解：已知钢管的内半径 m2051r钢管的外半径 2保温层的外半径 530r根据式（3-12a） ，每米管长的热损失W3974.01.52ln.015l6)37(2ll)(231rrtLQ由于是定态热传导，故各层传导的热量应该相等，可得到钢管外表面的温度 t2。K6205ln123976ln1221 rQt4、 603的铝合金管（导热系数近似按钢管选取） ，外面依次包有一层 30mm 的石棉和 30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为 0.16（）和 0.04（ ） （管外涂防水胶，以免
4、水汽渗入后发生冷凝及冻结） 。（1）已知管内壁温度为-110，软木外侧温度为 10，求每米管长上损失的冷量；（2）计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数；（3）若将两层保温材料互换（各层厚度仍为 30mm） ，钢管内壁面温度仍为 -110，作为近似计算，假设最外层的石棉层表面温度仍为 10。求此时每米管长损失的冷量。提示：保温层互换后，保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。解：(1) t10 t410r27.mr23.r06.mr409.145W/(K)6/(K)3.W/(K)习题 3-3 附图5每米管长损失的冷量： W/m1.52609ln4.13l6.027ln4
5、51lln1l23314 rrtq(2) R12453074ln.(mK)/W2216.l./R30490137.ln.()/22147.(mK)/2各层热阻在总热阻中所占的分数： R1034716%钢 .229石 棉 .3031475软 木 .由以上计算可知钢管热阻很小，且 。R软 木 石 棉(3) 若将 互换，厚度不变，且认为 不变。12和 t14和q104537469037ln.l.ln.W/m以上计算可以看出，将保温性能好的材料放在里层，保温或保冷效果好。但此计算不严格，因为保冷好，则 t4 应增大，即 。t4105、欲测某绝缘材料的导热系数，将此材料装入附图所示的同心套管间隙内。已知
6、管长 l=1.0m. r1=10mm, r2=13mm, r3=23mm, r4=27mm。在管内用热电偶加热，当电热功率为 1.0kW 时，测得内管的内壁温度为 900，外管的外壁温度为 100，金属管壁的导热系数为 50W/（ ） ，试求绝缘材料的导热系数。若忽略壁阻，会引起多大的误差？解：按题意求得：习题 5 附图6m4.103lnl12rm5.73ll23rm9.247lnl34rm 231 m106.710.2 lA.5.4.3mlr 233 156.09.21.2l内管壁的热阻为： K/W1038.7421 mArR外管壁的热阻为： /.56.05342 通过多层管壁的热流量为：
7、103.51.02.138.94422314 RArtQm则： 2=0.114 W/（） 。若忽略两侧金属壁的热阻，则 W10.302.92341mArtQ则： 2=0.114 W/（ ） 。由于金属壁的热阻远小于绝缘材料的热阻，在实验精度范围内，金属壁的热阻可以忽略。6、冷却水在 252.5，长为 2m 的钢管中以 1m/s 的流速通过。冷却水的进、出口温度为 20和 50，求管壁对水的对流传热系数？ 解：定性温度 C3520o不t查得水在 35时的物性参数： C)W/(m6257.0,sPa108.72,)kJ/(g17.4,kg/m94 o5o3 cp管内径为：d=25-22.5=20m
8、m=0.02m7湍流451073.2108.7294duRe )160Pr7.(82.6. pcPr.dl水被加热，k=0.4，得： C)W/(m478)2.()1073.2(0.6523.PrRe023. o2.08.44.08. 7、一列管式换热器，由 38 根 252.5的无缝钢管组成，苯在管内以 8.32kg/s 的流速通过，从80冷却至 20。求苯对管壁的对流传热系数；若流速增加一倍，其他条件不变，对流传热系数又有何变化？解：定性温度 C5028o不t查得苯在 50时的物性参数： C)W/(m14.0,smPa45.0,)kJ/(g80.1,kg/m860 oo3 cp管内径为：d=
9、25-22.5=20mm=0.2m /s81.032.785.06Aus湍流496.14. Re )160Pr7.(.5.033 pcPr苯被冷却，k=0.3，则： C)W/(m1067)9.5()1096.3(02.4.PrRe023. o23.8.43.08. d（2）流速增加一倍，u=2u，其他条件不变由于 8.0.ue所以 C)/(m1582167)( o2.1 8、质量分数为 98%，密度 =1800kg/m3 的硫酸，以 1m/s 的流速在套管换热器的内管中被冷却，进、出口温度分别为 90和 50，内管直径为 252.5。管内壁平均温度为 60。试求硫酸对管壁的对流传热系数。已知
10、70硫酸的物性参数如下：8C)W/(m365.0,smPa4.6,C)kJ/(g528.1 oo cp壁温 60时的硫酸黏度 .8w（1267 W/（m 2） ）解：定性温度 C7095o不t查得硫酸在 70时的物性参数： CmW/365.0s,mPa4.6,kJ/g528.1 oo pc壁温 60时的硫酸黏度 .8w因为黏度较大，故用式（3-16）计算 14.03.8.0)(27. wPrRed过渡流35624.6ue 8.0113pcPr C)W/(m14)04.6()82()56(02.37. o2.3. 过渡流校正 89.)562(1Re1.8.5f C)W/(m7934.0of不9、
11、原油在 896的管式炉对流段的管内以 0.5m/s 的流速流过而被加热，管长 6m。已知管内壁温度为 150，原油的平均温度为 40。试求原油在管内的对流传热系数。已知原油的物性参数为：原油 150时的黏度)C/1(0.,C)W/(m13.0,smPa26C),kJ/(g2,kg/m850 ooo3 pcsPa.w解：原油在管内流动的 Re （层流）12590268.7.3duRe（0.6Pr6700 ）40.pcPr 1627401259lde9109.70.6dl所以原油在管内的对流传热系数用式（3-19）计算 14.031)(Pr(Re86.1wld5.)2(4.0)(14.0w K)W
12、/(m2.7935.1)67.9(7.3861 由于 4523323 10.26.)106()40(.8.01 tgdGr所以对流传热系数需校正 7.)015.(8.3Grf C)W/(m47.29o10、铜氨溶液在由四根 453.5 钢管并联的蛇管中由 38冷却至 8，蛇管的平均曲率半径为0.285 m。已知铜氨溶液的流量为 2.7m3/h，黏度为 2.210-3Pas，密度为 1200km/m3，其余物性常数可按水的 0.9 倍选用，试求铜氨溶液的对流传热系数。解 定性温度 C238o不t查得水在 23时的物性参数，并折算为铜氨液的物性： C)W/(m54.06.90,)kJ/(g76.3
13、18.490 oo pc四组蛇管并联的横截面积： m/s16.0453.72.8.1)4( 2AVudA不过渡区42.08dRe .1554.0761233pcPr铜氨液被冷却，k=0.3，则：10C)W/(m4.50)2.1()340(8.502.023. o238.3.8.0 PrRed过渡流需校正 7.)3420(16e168.58.5f C)W/(m.97.0of不弯管校正 K)/(9.456)28.0371(.369)7.1( 2Rd不不11、有一列管式换热器，外壳内径为 190mm，内含 37 根 192 的钢管。温度为 12，压力为101.3kPa 的空气，以 10m/s 的流速
14、在列管式换热器管间沿管长方向流动，空气出口温度为 30。试求空气对管壁的对流传热系数。解：定性温度 C2130o不t查得空气在 21时的物性参数： C)W/(m1059.2,sPa108.,)kJ/(g05.1,kg/m205.1 o25o3 cp m247.9.7.9221 nde湍流5106.1081.4uRe 72.9.223pcPr空气被加热，k=0.4，则： C)W/(m1.49)702.()169.(02547.193.PrRe03. o23.8.44.08. d12、在接触氧化法生产硫酸的过程中，用反应后高温的 SO3 混合气预热反应前气体。常压 SO3 混合气在一由 383 钢管组成、壳程装有圆缺型挡板的列管换热器壳程流过。已知管子成三角形排列，中心距为 51mm，挡板间距为 1.45m，换热器壳径为 2800；又 SO3 混合气的流量为4104m3/h，其平均温度为 145.若混合气的物性可近似按同温度下的空气查取，试求混合气的对流传热系数（考虑部分流体在挡板与壳体之间短路，取系数为 0.8）解：本题为列管式换热器管外强制对流传热，对流传热系数按式 3-25 计算
