化工基础第四章习题标准答案

1/102.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0.2W/(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?1431212372070550023024004116305815007ttAA......AAA12117205500231163ttAA,..A26112t.333370550004007ttAA,..A2/104、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M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？解：⑴管线的热损失Q/L=·Δt=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—③管线的热损失Q/L===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)②求r4349.2=r4-r330mm5mm50mm0.014+3.58431402πΣ[·]lnr1ri+11λi2×3.14（600-100）[·ln+•ln]r1r21λ11λ2r2r330mm5mm50mm3140[·ln+•ln]202511610.2225550.014+3.584+•ln314010.0755r43.598+•ln314010.0755r43/10=移项整理有：349.2×[3.598+14.29·ln(r4/55)]=31401256.4+4990·ln(r4/55)=3140则：ln(r4/55)=(3140-1256.4)/4990=0.377lnr4=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)=0.025m4/109．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2121,112211hddRdhdKh1-2-32KmW3101000012025105.1201000251K5/106/107/108/109/1010/10