热工基础11-12章部分参考答案及例题

第十一章辐射换热补充例题：一电炉的电功率为1kW，炉丝温度847℃，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。若炉丝的发射率为0.95，则炉丝的长度又是多少？解：∵96.0WAEb∴WTClro96.010024mTCdWl425.32.1167.5001.0100096.010096.04401m425.3若95.0，96.0WEAb；mll601.395.0425.395.01211.7用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃，炉墙温度为600℃。若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=50W/(m2·℃)，热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。已知：t1=800℃，tw=600℃,h=50W/（m2.℃），ε1=0.8求：tf=？解：本题可由热平衡法求解。热辐射：∵A1A2∴)(441111wbTTA对流换热：)(112TThAf在稳态下：21∴6.14756.1748)(44111KTThTTwbf℃为减少测量误差，可利用以下措施：①减少1（采用磨光热电偶表面的方法，但往往由于生锈和污染而降低效果）；②提高接点处的h值（可采用抽气装置来加大流速）；③管外敷以绝热层，使Tw↑；④加设遮热罩（遮热罩两端是空的，使废气能与接点接触）。接点与壁面之间有辐射换热，其辐射换热量即为接点的热损失，这一损失，应通过废气对接点的对流换热进行补偿。第十二章传热过程和换热器热计算基础12.1冬季室内空气温度tf1=20℃，室外大气温度tf2=―10℃，室内空气与壁面的对流换热系数h1=8W/(m2·℃)，室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/(m2·℃)，已知室内空气的结露温度td=14℃，若墙壁由λ=0.6W/(m·℃)的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？解：传热问题热阻网络：热流密度2121212111hhttRRRttqffCCff（1）若墙壁内壁面温度t=td=14℃时会结露，由于串联热路中q处处相等，所以2212211httRRttqfwCfw（2）（1）、（2）联立求解，可求得q和墙的厚度δ。12.5一直径为2mm、表面温度为90℃的导线，被周围温度为20℃的空气冷却，原先裸线表面与空气的对流换热系数h=22W/(m2·℃)。如果在导线外包上厚度为4mm的橡胶绝缘层，其导热系数λ=0.16W/(m·℃)，绝缘层外表面与空气的对流换热系数h=12W/(m2·℃)，若通过导线的电流保持不变，试求包上橡胶绝缘层后的导线温度tw及该导线的临界绝缘直径dc。解：未包绝缘层时，每米导线对空气的传热量为：Wdhttqfw08.3)2090(221021311由于包上绝热层后电流保持不变，则传热量亦不变。即：Wdddhttqfw08.3ln2111222其中：℃tf20；)/(1222℃mWh；md3210)82(；md31102)/(16.0℃mW则得：℃℃tw90＜36.33临界直径mhdinsc22106.21216.022导线直径远小于dc，所以包裹绝缘层后有利于散热。12.9设计一台1―2型壳管式换热器，要求把体积流量为40m3/h的透平油（密度ρ1=880kg/m3，cp1=1.95kJ/(kg·K)）从57℃冷却到45℃。冷却水在管内流动，进入换热器的温度为32℃，温升不大于4℃，查表得到)/(174.42,KkgkJcp。油在管外流动。若水侧和油侧的对流换热系数分别为5000W/(m2·℃)和400W/(m2·℃)，计算冷却水流量和所需的换热面积。解：传热量''''''111,11,111,1,ttcqttcqpvpmkW8.228)4557(95.1880360040冷却水流量''''''''''''222,111,11,222,111,1,2,ttcttcqttcttcqqppvppmmskg/70.133236174.48.2281—2型壳管式换热器属混合流，查图得97.0对数平均温差℃tttttm181.16)3245()3657(ln)3245()3657(lnminmaxminmax则℃tm181.16。总换热系数)/(37.3705000140011111221℃mWhhK所需换热面积：218.38181.1637.37010008.228mtKAm