稳态导热例题文档格式.docx
- 文档编号:18271363
- 上传时间:2022-12-14
- 格式:DOCX
- 页数:8
- 大小:62.48KB
稳态导热例题文档格式.docx
《稳态导热例题文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《稳态导热例题文档格式.docx(8页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
=2000W/m2
tw1_t”2
(2)q=1
-■t”2=twi-q^=1600-2000^046=1102=:
1300
■i1.85
°
C
因此,轻质粘土砖是安全的例题2:
某炉壁由厚度十250mm的耐火粘土制品层和厚度2=500mm的红砖层组成。
内壁温度I”,=1000C,外壁温度tw3=50C。
已知耐火粘土制品的导热系数可表示为
0.280.000233t,红砖的导热系数近似为
2=0.7W/(m・K)。
试求稳定运行时,该炉壁单位面积上的散热损失和层间接触界面的温
解:
由于接触界面温度tw2未知,因此无法计算耐火粘土制品层的平均温度,进而无法求
得该层的导热系数。
现用工程计算中广泛应用的试算法求解。
假设接触界面温度tw2=600°
C,则耐火粘土制品层的导热系数为
1=0.280.000233t=0.280.000233[(twitw2)/2]
=0.280.000233[(1000600)/2]
=0.466W/(m・K)
两层炉壁单位面积的散热损失为
q=tw1~tw3I00050-
可十§
2250汇10°
+500X10’
‘1'
20.4660.7
工760W/m2
校核所假设接触界面的温度tw2,得
‘51250汉10
tw2二tw1-q1=1000-760
人0.466
=593C
tw2=593C与假设tw2=600C相差不大,可认为上述
计算有效,即炉壁单位面积上的散热损失
q=760W/m;
层间接触界面的温度tw2=593°
C。
例题3:
某过热器出口处管道内壁面温度为
550C,外壁面温度为557C,管壁外径为
42mm,壁厚为5mm,该壁面导热系数为23W/(m・K),求每米长管道所传递的热量?
如
果管内结水垢为1mm,其导热系数为1.16W/(m・K),若水垢内表面温度仍为550C,
单位管长的热流量还想保持不变,求此时管道的外壁面温度?
并据此结果说明其危害性。
(1)结垢前:
qi
■'
r'
:
tw1~'
tw2
557-550
1
2二I
lnd2
d1
142
In
23.142342—25
=3718W/m
(2)结垢后:
ql
1,d2
In-
2•冷d1
tw1_tw2
1,d3
2二’2d2
1d3
tw1=5503718
42
42-25
(InIn)=590
23.142342-2523.141.1642-25-21
由计算可知,管内壁结垢后其温度在为升高,长期如此,易使管壁过热而爆管,影响安全运行。
例题4:
一主蒸气管道,蒸气温度为540C,管子外直径为273mm,管外包裹厚度为「的水泥蛭石保温层,外侧再包裹厚度为15mm的保护层。
按规定,保护层外侧温度为48C,管道单位长度的散热损失不超过442W。
已知水泥蛭石保温层和保护层的导热系数分
别为0.15W/(m・K)和0.192W/(m・K),试求水
泥蛭石保温层的最小厚度min。
该蒸气管道单位长度的散热损失可表示
为
twl—tw3twl—tw3
qL一I门(「2斤1)I门(「3斤2)一In(d2/d1)In(d3/d2)
2%2二’22:
朋2二’2
540—48
-ln[(2732)/273]ln[(2732、215)/(2732、)]
23.140.10523.140.192
采用试算法求水泥蛭石保温层的最小厚度
;
。
假设;
=150mm,代入上式得
qL=421W/m:
:
442W/m
再假设=140^,代入上式得
qL=441.5W/m
这与规定的442W/m相近似,因此取水泥蛭石保温层的最小厚度..min=140mm。
例题5:
一蒸气管道外敷设两层保温材料,其厚度、.相等,第二层的平均直径是第一层平均直径的2倍,而第二层的导热系数是第一层的1/2。
若把两层保温材料互换位置,其他条件不变,试问每米管长的散热损失改变多少?
利用多层长圆管壁热流量的简化计算式可得
t..t
w1w3
Lr1Lr2
.■「1?
.d1L/.2^■-d2L
因此比较上面两式可得
1.d1
①A_‘2d2
①B1.'
1d2
》2d1
根据题意,有d「2d1及2「1/2,代入上式得
―2+1/2日25
①B12(1/2)
因此,导热系数小的保温材料安置在内层有利于提咼保温效果。
例题6.一具有内热源的无限大平壁,导热系数为50w/(m.K),厚度为50mm。
稳态下,该大平壁内一维温度场的表达式为t=abx2,其
中系数a=200C,b=^2000m。
试求:
(1)该平壁内热源的热量?
(2)大平壁的热流密度与内热源的关系。
例题7.储存-60C低温液体的球形罐直径为
2m,其外包覆有厚0.4m、导热系数为0.04W/(m.K)的软木保温层,环境温度为30°
低温液体与内壁金属壳体间换热的表面传热系数为850w/(m2K),球形罐外表面与环境换热的表面传热系数为15w/(m2K)。
由于软木保温层的密封性不好,环境中的水蒸气渗入软木层,并且在某位置处结冰。
假设软木保温层的导热系数不受水蒸气及所形成的冰层的影响,且该球形罐壳体的厚度及其热阻均可不计,试确定软木层中冰层(达到0C)
的位置?
⑴已知条件:
ri=1m,「2=10.4=1.4m,.:
t=t-tf=30-(-60)=90C,
■-0.04W/(m•K),h]=850W/(m2-K),h2=15W/(m2-K)。
该球形罐的传热过程热阻式为:
L
22
4.3mm4二r2h2
_90
一1/1-1/1.4.1.1
43.140.0443.141285043.141.4215
=157.6W
(2)根据串联热路特点,求球形罐内、外壁面温度:
内壁面温度如:
二仝二"
盘切=4J:
76850(一6叭^985C4r12h1
外壁面温度t2:
=r=1.237m
例题8.一厚度为7cm的大平壁,一侧绝热,另一侧暴露于温度为30C的流体中,其内热源热量为3105W/m3。
已知该平壁材料的导热系数为18W/(m・K),平壁
与流体间的对流表面传热系数为450W/(m2K),试确定该平壁中的最高温度位
置及其温度值?
(1)该题为具有内热源的一维平壁稳态导热问题,导热微分方程式为:
d2t
dx2
边界条件为:
x=0,dt=0;
dx
①
h(tw
X=、:
,t二twt一-(根据热平衡求得:
2Z
解方程,并代入边界条件得温度场为:
该平壁中最高温度在x=0处(即一=0):
552
30=117:
(5
住、2住看310/(310)(710)
t2t(710)
2'
h"
218450
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 稳态 导热 例题