第六章习题热传导1.某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/(m·K)、绝热层λ2=0.18W/(m·K)及普通砖λ3=0.93W/(m·K)三层组成。炉膛壁内壁温度1100℃,普通砖层厚12cm,其外表面温度为50℃。通过炉壁的热损失为1200W/m2,绝热材料的耐热温度为900℃。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。设各层间接触良好,接触热阻可以忽略。习题1附图习题2附图2.为测量炉壁内壁的温度,在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶,测得t2=300℃,t3=50。求内壁温度t1。设炉壁由单层均质材料组成。3.某火炉通过金属平壁传热使另一侧的液体蒸发,单位面积的蒸发速率为0.048kg/(m2·s),与液体交界的金属壁的温度为110℃。时间久后,液体一侧的壁面上形成一层2mm厚的污垢,污垢导热系数λ=0.65W/(m·K)。设垢层与液面交界处的温度仍为110℃,且蒸发速率需维持不变,求与垢层交界处的金属壁面的温度。液体的汽化热γ=2000kJ/kg。4.为减少热损失,在外径Φ150mm的饱和蒸汽管道外复盖保温层。已知保温材料的导热系数λ=0.103+0.000198t(式中t为℃),蒸汽管外壁温度为180℃,要求保温层外壁温度不超过50℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4kg/(m·s)以下,问保温层厚度应为多少?*5.用定态平壁导热以测定材料的导热系数。将待测材料制成厚δ、直径120mm的圆形平板,置于冷、热两表面之间。热侧表面用电热器维持表面温度t1=200℃。冷侧表面用水夹套冷却,使表面温度维持在t2=80℃。电加热器的功率为40.0W。由于安装不当,待测材料的两边各有一层0.1mm的静止气层λ气=0.030W/(m·K),使测得的材料导热系数λ’与真实值λ不同。不计热损失,求测量的相对误差,即(λ’-λ)/λ。习题5附图习题6附图*6.通过中空球壁导热的热流量Q可写成如下的形式)/(mAtQλδ∆=试证：21AAAm⋅=259式中A1、A2分别为球壁的内、外表面积。*7.有一蒸汽管外径25mm,管外包以两层保温材料,每层厚均为25mm。外层与内层保温材料的导热系数之比为λ2/λ1=5,此时的热损失为Q。今将内、外两层材料互换位置,且设管外壁与外层保温层外表面的温度均不变,则热损失为Q‵。求Q’/Q,说明何种材料放在里层为好。对流给热8.在长为3m,内径为53mm的管内加热苯溶液。苯的质量流速为172kg/(s·m2)。苯在定性温度下的物性数据如下：μ=0.49mPa·s;λ=0.14W/(m·K);Cp=1.8kJ/(kg·℃)。试求苯对管壁的给热系数。9.在常压下用列管换热器将空气由200℃冷却至120℃,空气以3kg/s的流量在管外壳体中平行于管束流动。换热器外壳的内径为260mm,内有Φ25×2.5mm钢管38根。求空气对管壁的给热系数。10.油罐中装有水平蒸汽管以加热罐内重油,重油的平均温度tm=20℃,蒸汽管外壁温度tw=120℃,管外径为60mm。已知在定性温度70℃下重油的物性数据如下：ρ=900kg/m3;Cp=1.88kJ/(kg·℃);λ=0.174W/(m·℃)。运动粘度ν=2×10-3m2/s,β=3×10-41/℃。试问蒸汽对重油的热传递速率W/m2为多少?11.室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管,由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍,小管的(Gr·Pr)=109。试问两管道单位时间、单位面积的热损失比值为多少?冷凝给热12.饱和温度为100℃的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管竖直放置,管外壁的温度维持96℃,试求每小时冷凝的蒸汽量。又若将管子水平放,冷凝的蒸汽量又为多少?热辐射13.用热电偶温度计测量管道中的气体温度。温度计读数为300℃,黑度为0.3。气体与热电偶间的给热系数为60W/(m2·K),管壁温度为230℃。求气体的真实温度。若要减少测温误差,应采用哪些措施?14.功率为1kW的封闭式电炉,表面积为0.05m2,表面黑度0.90。电炉置于温度为20℃的室内,炉壁与室内空气的自然对流给热系数为10W/(m2·K)。求炉外壁温度。15.盛水2.3kg的热水瓶,瓶胆由两层玻璃壁组成,其间抽空以免空气对流和传导散热。玻璃壁镀银,黑度0.02。壁面面积为0.12m2,外壁温度20℃,内壁温度99℃。问水温下降1℃需要多少时间?设瓶塞处的热损失可以忽略。*16.两平行平板的温度分别为t1=400℃、t2=150℃,黑度分别为ε1=0.65,ε2=0.90。今在两板之间插入第3块平行平板,该板厚度极小,两侧面(A、B面)温度均一但黑度不同。当A面朝板1...
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