第四章 传热习题解答【p286-288】【1.6.7.8.9.10.13.14.18.20.22.24.25】
1．平壁炉的炉壁由三种材料组成，其厚度和热导热系数如下：
序号 | 材料 | 厚度b，mm | 热导热系数λ， Wm-1℃-1 |
1（内层） | 耐火砖 | 200 | 1.07 |
2 | 绝缘砖 | 100 | 0.14 |
3 | 钢 | 6 | 45 |
| | | |
若耐火砖内层表面的温度t1为1150℃，钢板外表面温度t2为30℃，又测得通过炉壁的热损失为300Wm-2，试计算热传导的热通量。若计算结果与实测的热损失不符，试分析原因并计算附加热阻。 解： w/m2
计算比测量大，存在附加热阻（由于层与层之间接触不好有空气），设附加热阻为Ri 则：
Ri=2.83m.k/w
6.在并流的换热器中，用水冷却油。水的进，出口温度分别为15℃和40℃，油的进，出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，设油和水的流量，进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m，试求将此换热器的管长增至若干米后才能满足要求。设换热器的热损失可以忽略。
解：
在原冷却器中 对油 （1）
对水 （2）
并流时 ℃
℃
℃
=
在新的冷却塔中 对油 （3）
对水 （4）
解上述方程得： =50℃
=
℃
℃
℃
=1.85=1.85m
7. 重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243℃和128℃，终温分别为167℃和157℃。若维持两种油的初温和流量不变，而将两种油改为逆流，试求此时流体的平均温度差和它们的终温，假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，热损失可以忽略不计。 解：并流时 重油 （1）
原油 （2）
℃
逆流时
日落黄
重油 （3）
原油 （4）
联立方程用试差法求得:
℃ ℃
℃
8.在下列的各种列管换热器中，每小时将29400kg的某种溶液从20℃加热到50℃。溶液在列管内流动。加热介质的进口温度为100℃，出口温度为60℃，试求下面情况下的平均温度差。 (1)壳方和管方流体均为单程的换热器，假设两流体呈逆流流动。
(2)壳方和管方流体分别为单程和四程的换热器。
(3)壳方和管方流体分别为二程和四程的换热器。
解：
(1) kg/h ℃℃
℃℃
℃ ℃
℃ ()
或者＝44.8℃
（2）由＝44.8℃
由图4-17【p225-226】
℃
（3）同理由图4-17【p225-226】
9. 在逆流换热器中，用初温为20℃的水将1.25kgs-1的液体（比定压热容为1.69kJkg-1℃-1，密度为850kgm-3）由80℃冷却到30℃。换热器的列管直径为Φ25×2.5mm，水走管内。水侧和液体侧的对流表面传热系数分别为0.85tm2007和1.70kWm-2℃-1，污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50℃，试求换热器的传热面积。
解：
水的出口温度取50 ℃
℃
Ko=w/m2.k
w2=1.25kg/s =1.69kJ/kg.k
故：A0=m2
10. 在列管式换热器中用冷水冷却油。水在直径为Φ19×2mm 的列管内流动。已知管内水侧对流表面传热系数hi为3490 Wm-2℃-1,管外油侧的对流表面传热系数ho为258 Wm-2℃-1.换热器在使用一段时间后，管壁两侧都有污垢形成，水侧污垢热阻Rsi为0.00026 ㎡℃W-1,油侧污垢热阻Rso为0.000176㎡℃W-1。管壁热传导系数为45 Wm-1℃-1.试求：(1)基于管外表面积的总传热系数KO；(2）产生污垢后热阻增加的百分数。
解：(1) 未结垢前 Ko=w/m2.k
结垢后
froskurinnK1=w/m2.k
（2） =10%
13. 90℃的正丁醇在逆流换热器中被冷却到50℃。换热器的传热面积为大气湍流6m²，总传热系数为
230 Wm-2℃-1。若正丁醇的流量为1930kgh-1，冷却介质为18℃的水，试求：
与谢野晶子(1)冷却水的出口温度；
(2)冷却水的消耗量，以m³h-1表示。
解：
(1)
kg/h ℃
由70oC查表得正丁醇的kJ/kg.k
由题可知：K0=230w/m2.k A0=6m2
℃℃
℃℃
2.8103spp (90-50)=2306
T1=37℃
(2)
=kg/h=2.721m3/h
14. 在逆流换热器中，用冷油冷却热油，油的比定压热容均为1.68kJkg-1℃-1，热油的流量为3000kgh-1。热油从100℃冷却到25℃，冷油从20℃加热到40℃。已知总传热系数KO随热油的温度T变化如下：
热油温度T，℃ | 100 80 60 40 30 25 |
总传热系数K。，Wm-2℃-1 | 355 350 340 310 230 160 |
| |
试求换热器的传热面积。
解： 热油 ℃
由题附表可以得出
Ko=341.3 w/m2.k
℃
A0=m2
18. 一定量的空气在蒸气加热器中从20℃加热到80℃。空气在换热器的管内呈湍流流动。压强为1.8kgfcm-2的饱和蒸气在管外冷凝。现生产要求空气流量增加20%，而空气的进，出口温度不变，试问应采取何措施才能完成任务。作出定量计算。假设管壁和污垢热阻均可忽略。
解： =50 OC
空气在50 ℃下的物性参数：
kg/m3 kJ/kg.k w/m.k
水蒸气在5Pa的饱和温度℃
当空气流率增加20%设蒸汽温度为 Ts1
（1）
（2）
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