第四章 习题解答.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流第四章 习题解答.精品文档.第四章 习题解答1某食品加工厂冷库的墙壁由两层材料组成，内层为200mm厚的软木，软木的导热系数为0.04W/(m)。外层为250mm厚的红砖。红砖的导热系数为0.7 W/(m)。已知冷库内壁的温度为-20，红砖墙外壁的温度为25，试求通过冷库壁的热通量以及冷库墙壁两层材料接触面上的温度。解：由通过多层平壁的稳态热传导计算公式可知：Q=Q1=Q2又传热面积S为定值，故有：q=q1=q2故，t2=222. 一面包炉的炉墙由一层耐火黏土砖，一层红砖及中间的硅藻土填料层组成。硅藻土层的厚度为50mm，导热系数为0.14

2、W/(m)，红砖层的厚度为250mm，导热系数为0.7 W/(m)。若不采用硅藻土层，红砖层的厚度必须增加多少才能达到同样的保温效果？解：若不采用硅藻土层，则新增的红砖层的热阻必须与原硅藻土层的热阻值相等，故有：3. 在一预热器中，采用热水为加热介质预热果汁，热水进口温度为98，出口温度降至75，而果汁的进口温度为5，出口温度升至65。试分别计算两种流体在预热器内呈并流和逆流的平均温度差。解：逆流热水：9875果汁：655并流热水：9875果汁：5654. 采用套管式换热器冷却苹果酱，苹果酱的质量流量为100kg/h，比热容为3817J/(kg)，进口温度为80，出口温度为20。套管环隙逆流通

3、冷却水，进口温度为10，出口温度为17。总传热系数K为568W/(m2)。求：所需的冷却水流量。传热平均温度差及所需传热面积。若采用并流，两流体的进、出口温度不变，则传热平均温度差及所需传热面积为多少？解：根据题意：逆流苹果酱：8020冷却水：1710并流苹果酱：8020冷却水：10175. 在烤炉内烤制一块面包。已知炉壁的温度为180，面包的表面温度为100，面包表面的黑度为0.85，表面积为0.0645m2，炉壁表面积远远大于面包表面积，试估算烤炉向这块面包辐射传递的热量？解：本题属于表4-12中辐射情况3，故6. 水蒸气管道外径为108mm，其表面包一层超细玻璃棉毡保温，超细玻璃棉毡热导

4、率随温度t的变化关系是：=0.033+0.00023t W/(mK)。水蒸气管道外表面的温度为150，要求保温层外表面的温度不超过50，且每米管道的热量损失不超过160W/m，求所需保温层厚度。解：由题意可知：则保温层在平均温度下的热导率为：7. 一冷藏瓶由真空玻璃夹层构成，夹层中双壁表面上镀银，镀银壁面黑度为0.02，外壁内表面温度为35，内壁外表面温度为0。试计算每单位面积容器壁由于辐射传热的散热量。解：假设冷藏瓶真空玻璃夹层内壁的面积为S，由于两壁之间间距很小，故本题可视为表4-12中辐射情况4，则：8. 果汁在32mm3.5mm的不锈钢管中流过，外面用蒸汽加热。不锈钢的导热系数为17.

5、5W/(m)，管内牛奶侧的对流传热系数为500 W/(m2)，管外蒸汽侧的对流传热系数为8000W/(m2)。求总传热系数K。若管内有1mm厚的污垢层，垢层的导热系数为1.5 W/(m)，求热阻增加的百分数。解：9. 香蕉浆在列管式换热器内与热水并流流动，热水在管外流动。香蕉浆的流量为500kg/h，比热容为3.66kJ/(kg)，进口温度为16，出口温度为75。热水的流量为2000 kg/h，进口温度为95，换热器的总传热系数为60 W/(m2)，求换热器的传热面积。解：由题意先计算换热器的热负荷：热水：9582.1香蕉浆：1675故换热器的传热平均温度差为：10. 有一加热器，为了减少热损

6、失，在加热器的平壁外表面包一层导热系数为0.16 W/(m)，厚度为300mm的绝热材料。已测得绝热层外表面的温度30，另测得距加热器平壁外表面250mm处的温度为75，求加热器平壁外表面的温度为多少？解：由通过平壁的稳态热传导的计算公式可知：11. 在一单壳程、四管程的列管式换热器中，冷水在管程流动，其进、出口温度分别为15和32；热油在壳程流动，其进、出口的温度分别为120和40。热油的流量为2.1kg/s，其平均比热容为1.9 kJ/(kg)。若换热器的总传热系数Ko为450 W/(m2)，换热器的热损失可忽略不计，试计算换热器的传热面积。解：由总传热速率方程可知：由题意可知换热器的热负

7、荷Q为：12. 有一列管式换热器由25mm2.5mm、长为3m的60根钢管组成。热水走管内，其进、出口温度分别为70和30；冷水走管间，其进、出口温度分别为20和40，冷水流量为1.2kg/s。热水和冷水在换热器内做逆流流动。试求换热器的总传热系数。假设热水和冷水的平均比热容可取为4.2 kJ/(kg)，换热器的热损失可忽略不计。解：本题为对现有的换热器进行实验测定，通过测定流体的流量和温度等，利用总传热速率方程即可计算K值。由实验测得的K值，也可作为设计同一种类型换热器的依据。由总传热速率方程可知：热负荷Q可由冷水的热量衡算求得：传热面积为：逆流平均温度差为：则13. 某乳品厂每小时应将3吨鲜奶从10加热到85。采用表压100kPa的饱和水蒸气加热。牛奶的比热容可取为3.9 kJ/(kg)，密度为1030kg/m3。今有一列管式换热器，内有36根25mm2mm的不锈钢管，分4程，长2m。由实验知其传热系数约为1000 W/(m2)，试问采用该换热器能否完成换热任务？解：所需的传热量（热负荷）为：所需传热面积为：表压100kPa的饱和水蒸气即绝对压强201.3kPa的饱和水蒸气，其温度为120.4，故传热平均温度差为：故所能达到的传热量（热负荷）为：由于QQ，因此可以完成传热任务。