化工基础第四章习题答案解析.docx
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化工基础第四章习题答案解析
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?
30mm
5mm
50mm
解:
⑴管线的热损失
2π
Σ[·]
ln
r1
ri+1
1
λi
Q/L=·Δt
2×3.14(600-100)
[·ln+•ln]
r1
r2
1
λ1
1
λ2
r2
r3
=
①管线各层半径
r1=(50-2×5)/2=20(mm)=0.02m,
r2=r1+5×10-3=0.025(m),r3=r2+30×10-3=0.055(m);
②导热系数
λ1=16W·m-1·K-1,λ2=0.22W·m-1·K-1。
—18—
0.014+3.584
3140
3140
[·ln+•ln]
20
25
1
16
1
0.22
25
55
③管线的热损失
Q/L==
r4-r3
30mm
5mm
50mm
=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)
0.014+3.584+•ln
3140
1
0.07
55
r4
②求r4
349.2=
3.598+•ln
3140
1
0.07
55
r4
=
移项整理有:
349.2×[3.598+14.29·ln(r4/55)]=3140
1256.4+4990·ln(r4/55)=3140
则:
ln(r4/55)=(3140-1256.4)/4990=0.377
lnr4=0.377+ln55=0.377+4.007=4.384
即:
r4=arcln4.384=80(mm)
③确定保温材料的厚度
r4-r3=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1000W·m-2·K-1,管内污垢层的热阻系数Rh,1=1.5×10-3m2·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10000W·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K2用下式计算
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