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化工基础习题答案

2.如习题1燃烧炉的平壁是一层厚度为230mm 的耐火砖( λ =1.163)、一层普通砖厚度为240mm 的普通砖( λ =0.5815)和一层厚度为40mm 的保温材料( λ =0.07)砌成,当定态后测得内壁面温度为720 ℃ ,保温材料外表面温度为70 ℃ 。

试计算耐火砖与普通砖、普通砖与保温材料间的交界面温度。

解: 3.平壁炉是用内层为120mm 厚的耐火砖和外层为
230mm 的普通砖砌成。

两种砖的导热系数均为未知。

测得炉内壁温度为800℃,炉外侧壁面温度为113℃。

为减少热损失,后又在普通砖外包一层厚度为50mm 、导热系数为0.2?W/(m?℃)的石棉。

包扎后测得各层温度为:炉内壁温度为800℃,耐火砖和普通砖界面温度为686℃,普通砖和石棉界面温度为405℃,石棉外侧温度为77℃。

试求包扎后热损失较原来热损失减小的百分数
4、 在φ50mm ×5mm 的不锈钢管(λ1 = 16W ·m -1·K -1)外包扎30mm 厚的石棉(λ2 = 0.22W ·m -1·K -1),测得管内壁面温度为600℃,石棉外壁面温度为100℃;试求每米管线的热损失。

若上述温差保持不变,欲使热损失减少60%,在石棉外层再包裹一层保温材料(λ3 = 0.07) 。

问:该保温材料的厚度应为多少?
解:
⑴管线的热损失
Q/L = ·Δt
=
①管线各层半径 r 1 =(50 - 2×5)/2 = 20(mm) = 0.02m ,
r 2 = r 1 + 5×10-3
= 0.025(m),r 3 = r 2 + 30×
②导热系数
λ1 = 16W ·m -1·K -1 ,λ2 = 0.22W ·m -1·K -1 。

—18—
③管线的热损失
Q/L = =
= 873(J ·s -1·m -1) ⑵需加保温层的厚度 ①确定管线的热损失
Q ’/L = 873 - 873×60%
= 349.2(J ·s -1·m -1)
1431212372070
550023024004116305815007t t A A
......A A A
Φδδδλλλ--===++++
r 4 3140

Σ[ · ] ln r 1 r i+1 1
λi
2×3.14(600 - 100)
[ ·ln + ?ln ] r 1 r 2 1 λ1 1
λ2
r 2 r 3 3140 [ ·ln + ?ln ] 20 25 1 16 1 0.22 25 55
②求r 4
349.2 =
= 移项整理有: 349.2×[3.598 + 14.29·ln(r 4/55)] = 3140 1256.4 + 4990·ln(r 4/55) = 3140 则:
ln(r 4/55) =(3140 - 1256.4)/4990 = 0.377 lnr 4 = 0.377 + ln55 = 0.377 + 4.007 = 4.384 即:
r 4 = arcln4.384 = 80(mm) ③确定保温材料的厚度
r 4 - r 3 = 80 - 55 = 25(mm)= 0.025m
9.在一列管换热器中,用水蒸气加热原油。

管子规格为Φ25mm×2.5mm ,管内原油的表面
传热系数为1000 W·m -2·K -1,管内污垢层的热阻系数R h,1=1.5 ×10-3m 2·K·W -1;管外水蒸气加热原油,管外水蒸气冷凝的表面传热系数为10000 W·m -2·K -1,管外污垢热阻及管壁的热阻可忽略不计,试求传热系数及各部分热阻占总热阻的百分数。

解:基于管外表面的K 2用下式计算
0.014 + 3.584 + ?ln
3140
1
0.07
55 r 4 3.598 + ?ln
3140
1 0.07
55 r 4。

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