j05a10064(题目) (题分：10)
有一壁厚为10mm的钢制平壁容器，内盛80℃的恒温热水。水对内壁面的对流传热系数
2
为240W/m℃。现在容器外表面复盖一层导热系数为0.16W/m℃ 、厚度为 50mm 的保温材料。
2
保温层为10℃的空气所包围, 外壁对空气的联合传热系数为10W/m℃。
22
试求：A)每小时从每m面积所损失的热量KJ/h.m; B)容器内表面的温度Tw 。 钢材的导热系数为45W/m℃。
j05a10064(答案)
1.q=K△t △t =80-10=70℃ K=1/(1/αo +1/αi +b1/λ1+b2/λ2)
=1/(1/10+1/240+0.01/45+0.05/0.16)=2.399W/m2 ℃ q=2.399×70=167.9W/m2 每小时散热量 qh=3600×168/1000=604.4KJ/m2 .h
2.q=αi (80-T w ) 80-T w =167.9/240=0.7 ∴T w =79.3℃
j05a10067(题目) (题分：10)
如图所示,有一稳定导热的平壁炉墙,墙厚240mm ,导热系数λ=0.2W/m℃,若炉墙外壁温度t3 =45℃,为测得炉墙内壁温度t1 ,在墙深 100mm处插入温度计,测得该处温度t2 = 100℃,试求炉墙内壁温度t1 。
j05a10067(答案) q=(λ/δ)△t=(λ/δ) (t 1 –t3 ) q'=(λ/δ1 )△t1 =(λ/δ1 ) (t2 –t3 ) q=q' ∴(λ/δ)(t1 –t3 )=(λ/δ1 )(t2 –t3 )
–t3 )+t3 t1 =(δ/δ1 )(t2
3=(240/100)(100-45)+45=2.4×55+45=177℃
j05a10068(题目) (题分：10)
外径为 100mm的蒸汽管外包一层厚 80mm、导热系数为λ[W/m℃]的绝缘材料，管外壁温度为ｔ1，每米管长的热损失为Ｑ[W/m] ，试求绝热层外壁温度ｔ2（设管外壁与绝热层接触良好）。
j05a10068(答案)
Q=2πλ(t1-t2)/ln(r2/r1) ∴t2=t1-Q ln(r2/r1)/(2πλ) =t1-Q/λ[ln(0.13/0.05)/(2×3.14)]=t1-0.152Q/λ
j05a10069(题目) (题分：10)
水在一圆形直管内呈强制湍流时，若流量及物性均不变。现将管内径减半，则管内对流
传热系数为原来的多少倍？
j05a10069(答案)
??u'??d?????????u??d??
0.80.2?qn'????q???m?0.8?d????d??1.8
?2d'????d??0.8
n
1.8?3.482 根据:Nu=0.023RePr
答: 管内对流传热系数为原来的3.482倍。
j05a10073(题目) (题分：10)
100℃ 的水蒸汽在管壳式换热器的管外冷凝，冷凝潜热为2258.4KJ/Kg ，总传热系数
225
2039W/m℃ ，传热面积为12.75m，15℃的冷却水以2.25×105kg/h 的流量在管内流过，
o
水的比热为4.187kJ/kg.C, 求水蒸汽冷凝量？
j05a10073(答案)
Q?qm2Cp2?t2?t1??KA?tm?KAt2?t1T?t1lnT?t2T?t1KA2039?12.75???0.09935T?t2qm2CP22.25?10?4.187?1033600T?t1100?15?1.10?1.10t2?23.1oC
T?t2100?t2ln2.25?105Q?qm2Cp2?t2?t1???4.187?103??23.1?15??2120kw3600Q2120Q?DrD???0.94kg/h?3379kg/hr2258
j05a10085(题目) (题分：10)
某平壁炉的炉壁由耐火砖,绝热砖和普通砖组成,它们的导热系数分别为1.163, 0.233
o
和0.582[w/m.C], 为使炉内壁温度保持1000℃, 每平方米炉壁的热损失控制在930W以下,若普通砖厚度取为10cm, 炉外壁温度为83℃, 求:
耐火砖和绝热砖厚度各为多少? 绝热砖和普通砖交界面温度t3为多少?（假设绝热砖与耐火砖交界面温度为800℃）
j05a10085(答案)
设耐火砖厚度b1 ，绝热砖厚度b2 跨过耐火砖的热通量为：q=(t1 -t2 )/(b1 /λ1 ) ∴b1 =λ1 (t1 -t2 )/q=1.163(1000-800)/930=0.25m
跨过三层砖的热通量为:q=(t1 –t4 )/[(b1 /λ1 )＋(b2 /λ2 )＋(b3 /λ3 )]
b2 =[(t1 –t4 )/q-b1 /λ1 –b3 /λ3 ]λ2 =[(1000-83)/930-0.25/1.163-0.1/0.582] =0.14m
跨过普通砖的热通量：q=(t3-t4)/(b3/λ3) ，t3=qb3/λ3+t4=930×0.1/0.582+83=243℃
10) j05a10185(题目) (题分：
为测定某材料的导热系数，把此材料做成一定厚度的圆形平板，夹在某测定仪器热、冷两面之间进行试验。假定通过平板传热量Ｑ一定，并已知仪器热、冷面平均温度分别为tw1和t w2 。计算材料导热系数时误认为仪器热、冷面与平板之间接触良好没有间隙,此时所计算的平板导热系数为λ1?。若实际上仪器热、冷面与平板间因接触不好, 分别出现b'的空隙, 则实际导热系数λ比λ1? (A)大, (B)小, (C)相等, (D)不一定。为什么?
j05a10185(答案) 答案：（Ａ）
Qtw1?tw2tw1?tw2??bb2b'A??1??'
??1b?Q/Atw1?tw21?1?
?btw1?tw22b??Q/A??比较?1??2?知??????2?
j05a10186(题目) (题分：10)
某列管换热器，管间通饱和水蒸汽，可将一定流量作湍流流动的空气加热至指定温度，若须进一步提高空气出口温度，拟将加热管管径增加一倍（管长、管数、流态及其它条件均不变），你认为此措施是 （Ａ）不可行的； （Ｂ）可行的；
（Ｃ）可能行，也可能不行。
j05a10186(答案) 答案：（Ａ）
原因是：流量不变 ｄ2ｕ＝常数
当管径增加时 ①ｕ∝１／ｄ2?，α∝ｕ0.8／ｄ0.2＝１／ｄ1.8 ②ｄ增加Ａ增加 Ａ∝ｄ
综合以上qm2cp2（ｔ2?－ｔ1?）＝ＫiＡiΔｔm＝αi?Ａi（ｔ1－ｔ2）／ ｌｎ（tw－ｔ1）／（ tw－ｔ2）
∵ αＡ↓ 则（tw－ｔ1）／（tw－ｔ2）↓ ∴ｔ2↓
j05a10203(题目) (题分：10)
常压下338K之甲醇蒸汽经冷凝器冷凝后,送入冷却器中冷却至300K。冷凝器与冷却器中所用冷却水的初温都是290K,终温都是305K。试安排两换热器中流体的流程及流向, 并计算平均温度差。(换热器均为单管程、单壳程)
j05a10203(答案) 解:(1)冷凝器
蒸汽在管外空间,与水流向可任意安排 Δt w=((338-290)+(338-305))/2=40.5K (2)冷却器
液体甲醇在管间流动,与管内冷却水呈逆流流动
Δt w=((338-305)-(300-290))/(ln(338-305)/(300-290))=19.26K
j05a10204(题目) (题分：10)
在换热器中，热水流量为2000kg／h ，冷水流量为3000kg/h，热水进口温度Ｔ1=85℃，冷水进口温度ｔ1=15℃，如要求将冷水加热到ｔ2=35℃，求采用并流和逆流时的平均温度差，冷、热水的平均比热可认为相等。
j05a10204(答案)
解:qm1Cp1(T1-T2)=qm2Cp1(t2-t1) 2000(85-T2)=3000(35-15) 得T?=55℃
并流时 85℃→55℃ 15℃→35℃ --------- 70 20
Δtm=(70-20)/(ln70/20)=39.9℃ 逆流时 85℃→55℃ 35℃←15℃ --------- 50 40 Δtm=
50?40?44.8oC 50ln40
j05a10205(题目) (题分：10)
o
某平壁工业炉的耐火砖厚度为0.213m, 炉墙导热系数λ=1.038w/m.C。其外用导热系数为 0.07W/m.℃的绝热材料保温。炉内壁温度为980℃,绝热层外壁温度为38℃, 如允许最大
2
热损失量为950W/m。求:
(1)绝热层的厚度;
(2)耐火砖与绝热层的分界处温度。
j05a10205(答案)
解:(1)q/A=(T1-T3)/(b1/λ1+b2/λ2)
=(980-38)/(0.213/1.038+b2/0.07)=950 得:b2=0.055m
(2)q/A=(T1-T2)/(b1/λ1)
=(980-T2)/(0.213/1.038)=950 得:T2=785℃
j05a10207(题目) (题分：10)
接触法硫酸生产中用氧化后的高温SO3混合气予热原料气(SO2及空气混合物),已知:列
2
管换热器的传热面积为90m,原料气入口温度t1=300℃,出口温度 t2=430 ℃。SO3混合气入口温度T1=560 ℃,两种流体的流量均为10000kg/h,热损失为原料气所得热量的6%,设两种气体的比热均可取为1.05kJ/kg.k, 且两流体可近似作为逆流处理,求: 1. SO3混合气的出口温度T2?;
2
2.传热系数K〔w/m·℃〕。
j05a10207(答案)
1. 10000×1.05×(560-T2)=10000×1.05×(430-300)×1.06 得 T2=422.2℃
2. Q=10000×1.05×(560-422.2)
6Q
=1.447×10kJ/h
3. Δtm=((560-430)-(422.2-300))/(ln(560-430)/(422.2-300)) =126℃ 4. Q=KA?tm
6
K=1.447×10×1000/(90×126×3600)
2
=35.4 w/m·℃
j05a10208(题目) (题分：10)
在内管为θ180×10mm的套管换热器中,将流量为3500kg/h的某液态烃从100℃冷却到