ut?2??p???gdp18??0.15?10??1500?0.746?9.81??0.707ms
?3218?26?10?30.15?10?3?0.707?0.746 Re???3.04?2
?3?26?10du? 设为过渡流：
0.71.14??d1???pput?0.78?0.43?0.29?0.15?10??1500?0.746??0.78?26?10?0.746?31.14?60.430.290.71?0.625ms
0.15?10?3?0.625?0.746 Re???2.69 假设成立
?3?26?10du? 由于颗粒为非球形，需要校正，校正系数为：
0.8 ??0.843?g?0.843?g?0.919
0.0650.065
?ut??ut?0.919?0.625?0.575ms
则操作气速 ⑶流化数：
u?0.4ut?0.4?0.575?0.23ms
N?uumf?0.230.0205?11.22
⑷每米流化床压力降：
?P??1?????P???g??1?0.65??1500?0.746?9.81?5147.7Pa LL1??mf1?0.48 ⑸膨胀比：R? ???1.486Lmf1??1?0.65
4-5 固体颗粒在内径为0.1m的管内作水平输送，在10m长的距离上，两端颗粒随气流运动均悬浮良好，求此10m长管路的压降。已知数据如下：固体颗粒形颗粒)，?pdp?0.2mm(视为球
?2000kgm3；气体u?20ms，??1kgm3，??2?10?5Pa?S；
固气比R=10。
L1u210202??0.02???1?400Pa 解：气管的压力损失 ?p1??aD20.12u2202 ?p2??c?R????5?10???1?3000Pa
22?30??30? ?p3' ?a?p1???u?0.2R???p1???20?0.2?10???400?1290Pa
????
4-6 某气-固流化床反应器在623K、压强1.52?10为
5?P???p??p1??p2??p3 '?400?3000?1290?4690Pa
Nm2条件下操作。此时气体的粘度
0.45mm，密度
??3.13?10?5Pa?S，密度为??0.85kgm3，催化剂颗粒直径为
m3。为确定其起始流化速度，现用该催化剂颗粒及
为1200kg30℃的空气进行流化实
验，测得起始流化速度为和密度分别为：
0.048ms，求操作状态下的起始流化速度。30℃下空气的粘度
2??p???gdp? '?1.86?10?5Pa?S，?' ?1.17kgm3。
umf?Cmf解：由起始流化速度
?得
??p??????
?umf' ????umf
??p??' ????' ?? ??umf?p???' 1200?0.851.86?10?5???umf' =??0.049?5??p??' 1200?1.17 3.13?10?0.029ms 即操作条件下起始流化速度为
0.29ms。
第五章 传热及换热设备
5-1 燃烧炉的平壁由两层组成，内壁为105mm厚的耐火砖[导热系数为1.05W外层为215mm的普通砖[导热系数为0.93W?m?K?]，
?m?K?]。内、外壁温度分别为760℃和155
℃。试计算通过每平方米炉壁的热损失及两层间的界面温度。
解：
q?t?tQ760?155?13??1.827kWm2 Ab1b20.105?0.215?0.93?1?21.05q?t1?t2760?t2??1.827kWm2
b1?10.1051.05 在两平壁交界处：
可解得界面温度：t2
? 577.3 ℃
5-2 某平壁炉的炉壁是用内层为120mm厚的某耐火材料和外层为230mm厚的普通建筑材料砌成的，两种材料的导热系数未知。已测得炉内壁温度为800℃，外侧壁面温度为113℃。为了减少热损失，在普通建筑材料外面又包一层厚度为50mm的石棉层[导热系数为0.15W?m?K?]，包扎后测得炉内壁温度为
800℃，耐火材料与建筑材料交界面温度为
686℃，建筑材料与石棉交界面温度为405℃，石棉外侧面温度为77℃。试问包扎石棉后热损失比原来减少了多少？ 解：包扎石棉层后的热损失
q' ?t1' ?t3' t3' ?t4' 405?77???984Wm2
b1b2b30.05?0.15?1?2?3 则有
?b1b2?t1' ?t3' 800?4052??????0.4014m?KW ????q 984?12???t1?t3800?113 包扎石棉层前的热损失：q???1711Wm2
b1b20.4014??1?2 所以绝对热损失
?q?q?q' ?1711?984?727Wm2
t1' ?t3' q?q' q' 800?405?1??1??1??42.5% qqt1?t3800?113 所以相对热损失
5-3 燃烧炉的平壁由下列三种材料构成：耐火砖导热系数b=230mm;绝热砖导热系数
??1.05W?m?K?,厚度
??0.151W?m?K?；普通砖导热系数??0.93W?m?K?，厚度
b=240mm。若耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖接触面最高温度为940℃，绝热砖与普通砖间的最高温度不超过138℃（假设每两种砖之间接触良好，界面上的温度相等）。试求：
⑴绝热砖的厚度（绝热砖的尺寸为65×113×230mm）； ⑵普通砖外侧的温度。 解：⑴耐火砖的热通量
q?t1?t21000?940??273.9 Wm2
b1?10.2301.05 根据稳定传热，绝热砖的热通量与耐火砖的热通量相等，即
q?t2?t3940?138??273.9 Wm2
n?b2n?0.230.151?2 由此解得 n=1.922≈2块
即需要2块绝热砖，厚度为460mm才能达到要求的温度。 ⑵根据稳定传热，燃烧炉平壁的热通量与耐火砖的热通量相等，即
t1?t41000?t4 q???273.9Wm2
b1b2b30.230.460.24?????1?2?31.050.1510.93 由此解得： t4?34.9℃
即普通砖外侧的温度为34.9℃。
5-4 某工厂用一φ170×5mm的无缝钢管输送水蒸气。为了减少热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚30mm的矿渣棉，其导热系数为0.065W的石棉灰，其导热系数为0.21W?m?K?；第二层为厚30mm
?m?K?。管内壁温度为
300℃，保温层外表面温度为
40℃。管道长50m。试求该管道的散热量。
解：已知：r1=80mm r2=85mm r3=115mm r4=145mm t1=300℃ t4=40℃ λ
1
=45W?m?K? λ
2
=0.065W?m?K? λ
3
=0.21W?m?K?
根据圆筒壁传热量计算公式：
t1?t4Q?r3r2r4111ln?ln?ln2?L?1r12?L?2r22?L?3r3
=?300-40??2??5018511151145ln?ln?ln45800.065850.21115 =1.419?104 W = 14.1915 kW
5-5 有一蒸汽管外径为25mm，为了减少热损失拟在管外包两层绝热材料，每层厚度均为25mm,两种材料的导热系数之比热阻)
解：如果将导热系数λ大者（即λ
2
?2?1?5。试问哪一种材料包在内层更有效？(忽略金属
）包在内侧，则有
Qq??Lt1?t3t1?t3t1?t3???2??1r137.5162.50.730551r1ln?lnln2?ln32??2r12??1r22??5?112.52??137.51
而如果将导热系数λ小者（即λ）包在内侧，则有
Q q ??Lt1?t3t1?t3t1?t3 ???2??1r137.5162.5r111.20078ln?lnln2?ln32??1r12??2r22??112.52??5?137.5t1?t3?2??1q0.73055 将两者进行比较，则有 ??1.644
t1?t3q '?2??11.20078 前者的散热量大一些，因此将导热系数小的绝热材料放在内侧更好一些。
5-6 外径为100mm的蒸汽管，先包一层50mm厚的绝热材料[导热系数为0.06 W其外再包一层20mm厚的绝热材料[导热系数为0.075W?m?K?]，
?m?K?]。若第一绝热层的内表
面温度为170℃，第二绝热层的外表面温度为38℃。试求每米管长的热损失和两绝热层界面的温度。
解：根据圆筒壁传热量计算公式：
Q?Lt1?t3170?38?r11001120r2113ln?lnln?ln
2??1r12??2r22??0.06502??0.075100 ?59.312Wm 由于稳定传热各层的传热量相等，则第一层圆筒壁的传热量为
Q?Lt1?t2?59.312Wm r1ln22??1r1 由此可解得：