第四章 習(xí)題解答

1、第四章 習(xí)題解答1某食品加工廠冷庫(kù)的墻壁由兩層材料組成，內(nèi)層為200mm厚的軟木，軟木的導(dǎo)熱系數(shù)為0.04W/(m)。外層為250mm厚的紅磚。紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.7 W/(m)。已知冷庫(kù)內(nèi)壁的溫度為-20，紅磚墻外壁的溫度為25，試求通過(guò)冷庫(kù)壁的熱通量以及冷庫(kù)墻壁兩層材料接觸面上的溫度。解：由通過(guò)多層平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)計(jì)算公式可知：Q=Q1=Q2又傳熱面積S為定值，故有：q=q1=q2故，t2=222. 一面包爐的爐墻由一層耐火黏土磚，一層紅磚及中間的硅藻土填料層組成。硅藻土層的厚度為50mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.14 W/(m)，紅磚層的厚度為250mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.7 W/(m)。若不采用硅藻

2、土層，紅磚層的厚度必須增加多少才能達(dá)到同樣的保溫效果？解：若不采用硅藻土層，則新增的紅磚層的熱阻必須與原硅藻土層的熱阻值相等，故有：3. 在一預(yù)熱器中，采用熱水為加熱介質(zhì)預(yù)熱果汁，熱水進(jìn)口溫度為98，出口溫度降至75，而果汁的進(jìn)口溫度為5，出口溫度升至65。試分別計(jì)算兩種流體在預(yù)熱器內(nèi)呈并流和逆流的平均溫度差。解：逆流熱水：9875果汁：655并流熱水：9875果汁：5654. 采用套管式換熱器冷卻蘋(píng)果醬，蘋(píng)果醬的質(zhì)量流量為100kg/h，比熱容為3817J/(kg)，進(jìn)口溫度為80，出口溫度為20。套管環(huán)隙逆流通冷卻水，進(jìn)口溫度為10，出口溫度為17?？倐鳠嵯禂?shù)K為568W/(m2)。求：所

3、需的冷卻水流量。傳熱平均溫度差及所需傳熱面積。若采用并流，兩流體的進(jìn)、出口溫度不變，則傳熱平均溫度差及所需傳熱面積為多少？解：根據(jù)題意：逆流蘋(píng)果醬：8020冷卻水：1710并流蘋(píng)果醬：8020冷卻水：10175. 在烤爐內(nèi)烤制一塊面包。已知爐壁的溫度為180，面包的表面溫度為100，面包表面的黑度為0.85，表面積為0.0645m2，爐壁表面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于面包表面積，試估算烤爐向這塊面包輻射傳遞的熱量？解：本題屬于表4-12中輻射情況3，故6. 水蒸氣管道外徑為108mm，其表面包一層超細(xì)玻璃棉氈保溫，超細(xì)玻璃棉氈熱導(dǎo)率隨溫度t的變化關(guān)系是：=0.033+0.00023t W/(mK)。水蒸氣管道

4、外表面的溫度為150，要求保溫層外表面的溫度不超過(guò)50，且每米管道的熱量損失不超過(guò)160W/m，求所需保溫層厚度。解：由題意可知：則保溫層在平均溫度下的熱導(dǎo)率為：7. 一冷藏瓶由真空玻璃夾層構(gòu)成，夾層中雙壁表面上鍍銀，鍍銀壁面黑度為0.02，外壁內(nèi)表面溫度為35，內(nèi)壁外表面溫度為0。試計(jì)算每單位面積容器壁由于輻射傳熱的散熱量。解：假設(shè)冷藏瓶真空玻璃夾層內(nèi)壁的面積為S，由于兩壁之間間距很小，故本題可視為表4-12中輻射情況4，則：8. 果汁在32mm3.5mm的不銹鋼管中流過(guò)，外面用蒸汽加熱。不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)為17.5W/(m)，管內(nèi)牛奶側(cè)的對(duì)流傳熱系數(shù)為500 W/(m2)，管外蒸汽側(cè)的對(duì)流傳

5、熱系數(shù)為8000W/(m2)。求總傳熱系數(shù)K。若管內(nèi)有1mm厚的污垢層，垢層的導(dǎo)熱系數(shù)為1.5 W/(m)，求熱阻增加的百分?jǐn)?shù)。解：9. 香蕉漿在列管式換熱器內(nèi)與熱水并流流動(dòng)，熱水在管外流動(dòng)。香蕉漿的流量為500kg/h，比熱容為3.66kJ/(kg)，進(jìn)口溫度為16，出口溫度為75。熱水的流量為2000 kg/h，進(jìn)口溫度為95，換熱器的總傳熱系數(shù)為60 W/(m2)，求換熱器的傳熱面積。解：由題意先計(jì)算換熱器的熱負(fù)荷：熱水：9582.1香蕉漿：1675故換熱器的傳熱平均溫度差為：10. 有一加熱器，為了減少熱損失，在加熱器的平壁外表面包一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.16 W/(m)，厚度為300mm的

6、絕熱材料。已測(cè)得絕熱層外表面的溫度30，另測(cè)得距加熱器平壁外表面250mm處的溫度為75，求加熱器平壁外表面的溫度為多少？解：由通過(guò)平壁的穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)的計(jì)算公式可知：11. 在一單殼程、四管程的列管式換熱器中，冷水在管程流動(dòng)，其進(jìn)、出口溫度分別為15和32；熱油在殼程流動(dòng)，其進(jìn)、出口的溫度分別為120和40。熱油的流量為2.1kg/s，其平均比熱容為1.9 kJ/(kg)。若換熱器的總傳熱系數(shù)Ko為450 W/(m2)，換熱器的熱損失可忽略不計(jì)，試計(jì)算換熱器的傳熱面積。解：由總傳熱速率方程可知：由題意可知換熱器的熱負(fù)荷Q為：12. 有一列管式換熱器由25mm2.5mm、長(zhǎng)為3m的60根鋼管組成。

7、熱水走管內(nèi)，其進(jìn)、出口溫度分別為70和30；冷水走管間，其進(jìn)、出口溫度分別為20和40，冷水流量為1.2kg/s。熱水和冷水在換熱器內(nèi)做逆流流動(dòng)。試求換熱器的總傳熱系數(shù)。假設(shè)熱水和冷水的平均比熱容可取為4.2 kJ/(kg)，換熱器的熱損失可忽略不計(jì)。解：本題為對(duì)現(xiàn)有的換熱器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，通過(guò)測(cè)定流體的流量和溫度等，利用總傳熱速率方程即可計(jì)算K值。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的K值，也可作為設(shè)計(jì)同一種類(lèi)型換熱器的依據(jù)。由總傳熱速率方程可知：熱負(fù)荷Q可由冷水的熱量衡算求得：傳熱面積為：逆流平均溫度差為：則13. 某乳品廠每小時(shí)應(yīng)將3噸鮮奶從10加熱到85。采用表壓100kPa的飽和水蒸氣加熱。牛奶的比熱容可取為3.9 kJ/(kg)，密度為1030kg/m3。今有一列管式換熱器，內(nèi)有36根25mm2mm的不銹鋼管，分4程，長(zhǎng)2m。由實(shí)驗(yàn)知其傳熱系數(shù)約為1000 W/(m2)，試問(wèn)采用該換熱器能否完