传热部分复习题解析课件.ppt

1、1传热部分复习题传热部分复习题 2基本公式基本公式mpmpmtKAttCqTTCqQ)()(12222111热量恒算式：热量恒算式：用以确定热负荷用以确定热负荷两侧无相变：两侧无相变：饱和冷凝，或饱和蒸发：饱和冷凝，或饱和蒸发：有相变且温度有变化：有相变且温度有变化：mpmmtKAttCqrqQ)(12221mpmpmtKAttCqrTTCqQ)()(122221113mwwwmwtKAttAbtTATTAQ)()(2211单侧传热的热量恒算式：单侧传热的热量恒算式：用以计算壁温用以计算壁温4 122112121212lnlnmttTTtttttTttT 121212111222lnlnmtt

2、TTtttttTttT 并流并流1、逆流或并流时的平均温差逆流逆流52、错流和折流时的平均温差复杂折流复杂折流错流错流简单折流简单折流6,f P R式中式中,mmtt逆错流或折流时的平均温差，通常是先按逆流求算，然后错流或折流时的平均温差，通常是先按逆流求算，然后再根据流动型式加以修正再根据流动型式加以修正冷流体温升热流体温降1221ttTTR2111ttPtT冷流体实际温度变化冷流体最大温度变化两流体最初温差冷流体温升72211111AAbAKAm总传热系数计算式：总传热系数计算式：112121111mAAbAAK以以“1”侧为基准的总传热系数（即：侧为基准的总传热系数（即：A=A1）注：注

3、：基准不同，计算出的总传热系数不同基准不同，计算出的总传热系数不同81121211212111111mmddbddAAbAAK对于圆管：对于圆管：当间壁为平壁，或管壁很薄或管径较大时，各面积相等或当间壁为平壁，或管壁很薄或管径较大时，各面积相等或近似相等近似相等122111111bKKK9单层平壁导热速率方程式单层平壁导热速率方程式多层平壁导热速率方程式多层平壁导热速率方程式RtAbttttAbQ2121)(3214133221141332211321RRRttAbAbAbttAbAbAbtttQ总热阻总推动力RtAbttQniiin111102.一红砖平面墙厚度为一红砖平面墙厚度为500mm

4、，一侧壁面温度，一侧壁面温度为为200，另一侧壁面温度为，另一侧壁面温度为30，红砖的导热，红砖的导热系数可取为系数可取为0.57W/m（）。求：求：（1）通过平壁的热传导通量）通过平壁的热传导通量q。（2）平壁内距离高温侧）平壁内距离高温侧350mm处的温度，处的温度，。113、某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，某炉壁由下列三种材料组成，内层是耐火砖，1=1.4W/(m)，b1=230mm；中间是保温砖，；中间是保温砖，1=0.15W/(m)，b2=115mm；最外层是建筑砖，；最外层是建筑砖，3=0.8W/(m)，b3=230mm，。今测得其内壁温度，。今测得其内壁温度t1=900，

5、外壁温度，外壁温度t4=80。求：。求：（1）通过炉墙单位面积的热损失）通过炉墙单位面积的热损失W/m2。（2）各层的温差。）各层的温差。（3）各层接触面的温度。（假设各层接触良好）各层接触面的温度。（假设各层接触良好）124.某平炉的壁面由下列三种材料组成，内层是耐火砖，某平炉的壁面由下列三种材料组成，内层是耐火砖，1=1.07W/(m)，b1=200mm；中间是绝缘砖，；中间是绝缘砖，1=0.14W/(m)，b2=115mm；最外层是钢板，；最外层是钢板，3=45W/(m)，b3=6mm，。今测得其内壁温度，。今测得其内壁温度t1=1150，外壁温度，外壁温度t4=30。求：。求：（1）导

6、热的通量导热的通量q，W/m2，实验测得的结果为实验测得的结果为300W/m2。（2）若计算结果与实验结果不符，分析原因并计算若计算结果与实验结果不符，分析原因并计算附加热阻。附加热阻。13单层圆筒壁的导热速率单层圆筒壁的导热速率RtttAbttrrlQm212112ln212212112lnln22rrrttttrrrllrQAQq热流密度：热流密度：与与r（位置）无关（位置）无关与与r（位置）有关（位置）有关mmlrAAAAA2ln)(121214三层圆筒壁的导热速率三层圆筒壁的导热速率3332221114134323212141ln1ln1ln12mmmAbAbAbttrrrrrrttl

7、Q）（111111111ln12mnninnnninnAbttrrttlQ333222111412mmmrbrbrbttl多层圆筒壁的导热速率多层圆筒壁的导热速率151、已知一外径为已知一外径为75mm,内径为内径为55mm的金属管的金属管,输送某一热输送某一热的物流的物流,此时金属管内表面温度为此时金属管内表面温度为 120,外表面温度为外表面温度为115,每米管长的散热速率为每米管长的散热速率为4545 W/m,求该管材的导热求该管材的导热系数。为减少该管的热损失系数。为减少该管的热损失,外加一层石棉层外加一层石棉层(导热系数导热系数为为0.15W/(m2K)此时石棉层外表面温度为此时石棉

8、层外表面温度为10,而每米而每米管长的散热速率减少为原来的管长的散热速率减少为原来的3.87%,求石棉层厚度及钢求石棉层厚度及钢管和石棉层接触面处的温度。管和石棉层接触面处的温度。【计算题【计算题】162.解：解：(1)4545)55/75ln()/1()115120(2/LQ00691.04545)115120(14.32)55/75ln()/1()/(9.44Kmw 17(2)设外加石棉层厚度为设外加石棉层厚度为，则：，则：mwLQ/9.1750387.0454575275ln15.015575ln9.441)10120(14.3275275ln15.0100691.0(9.1758.69

9、0mm30 解得解得:(石棉层厚度石棉层厚度)18(3)设钢管和石棉层接触面间的温度为设钢管和石棉层接触面间的温度为 则：则：2t解得解得:9.1755575ln9.441)120(14.322t8.1192 t8.1192 t195.有一蒸汽管外径为有一蒸汽管外径为25mm，管外包以两层保温材料，管外包以两层保温材料，每层厚度均为每层厚度均为25mm，外层与内层保温材料的导热系，外层与内层保温材料的导热系数之比为数之比为2/1=4，此时的热损失为，此时的热损失为QL。今将内外两层。今将内外两层材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均材料互换位置，且设管外壁与保温层外表面的温度均不变，则

10、热损失为不变，则热损失为QL。求。求QL /QL，并通过计算结，并通过计算结果说明何种材料放在里层为好。果说明何种材料放在里层为好。208.08.0mmqquu)Re,(Pr,GrfNu lNu（1 1）对于低粘度流体：）对于低粘度流体：0.80.023nNuRePr当流体被加热时，当流体被加热时，n=0.4，当流体被冷却时，当流体被冷却时，n=0.3。对流传热：对流传热：无相变：无相变：pCPr21【例【例】水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不水以一定流速在直管中作湍流流动，若管壁温度不变为变为350K，水的进出口温度分别为，水的进出口温度分别为290K及及295K，若水的，若水的流

11、速增加一倍，则水的出口温度变为多大？流速增加一倍，则水的出口温度变为多大？222uu?2 tKtw350Kt2901Kt29522t解：解：求求 已知：已知：水湍流流动，需对水侧作热量恒算可求水湍流流动，需对水侧作热量恒算可求一般情况，水的进出口温差小于一般情况，水的进出口温差小于10，那么温度对物性参，那么温度对物性参数影响较小，因此可以认为水的物性参数保持不变。数影响较小，因此可以认为水的物性参数保持不变。23mpccmpccmtACqttCqQ)290295()(12mpccmpccmtAtCqttCqQ)290(2)(2212流速改变前：流速改变前：流速改变后：流速改变后：（2）（1）

12、由题意知，由题意知，24Ctm5.572)295350()290350(24102)350()290350(22tttm则则74.12)(8.08.0uu因物性参数不变，则：因物性参数不变，则：4.08.0)()(023.0piiCudd25（1）/（2），并将各参数带入，可得：），并将各参数带入，可得：241074.15.57)290(2522ttKt4.2942 260.140.80.330.027wNuRePr（2 2）高粘度液体：）高粘度液体：277.01ldl(3)(3)短管（短管（l/dl/d60 525，与与q 都急剧增大；都急剧增大；t 25，不稳定，不稳定，与与q 急剧下降急

13、剧下降膜状沸腾：膜状沸腾：临界点临界点自然对流自然对流 泡状沸腾泡状沸腾膜状沸腾膜状沸腾3542412121100100TTACQw辐射传热速率辐射传热速率36【选择题【选择题】在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面判在列管式换热器中，用饱和蒸汽加热空气，下面判断合理的是：断合理的是：甲：甲：传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。乙：乙：换热器总传热系数等于热空气侧的对流传热系数换热器总传热系数等于热空气侧的对流传热系数A.甲、乙均合理甲、乙均合理 B.甲、乙均不合理甲、乙均不合理 C.甲合理，乙不合理甲合理，乙不合理D.乙合理，甲不合理乙合理，甲不合理37【填空

14、题【填空题】间壁换热器中总传热系数间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻的数值接近于热阻【】（大、（大、小）一侧的小）一侧的 值。间壁换热器管壁温度值。间壁换热器管壁温度tW接近于接近于 值值【】（大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导大、小）一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻热壁面中，所用材料的导热系数愈小，则该壁面的热阻愈愈【】（大、小），其两侧的温差愈（大、小），其两侧的温差愈【】（】（大、小）大、小）38厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已厚度不同的三种材料构成三层平壁，各层接触良好，已知知b1b2b3，导热系数

15、，导热系数 1 2 空气空气）（）（4 4）冷却水流量加大后，换热器的）冷却水流量加大后，换热器的传热速率有何变化？变为多少？传热速率有何变化？变为多少？使用初期使用初期 使用一年后使用一年后40【例【例】在由碳钢管组成的废热锅炉中，管内通入高温气体，在由碳钢管组成的废热锅炉中，管内通入高温气体，进口进口500 ，出口，出口400 。管外为。管外为p=1MPa压力的水沸腾。压力的水沸腾。已知高温气体对流传热系数已知高温气体对流传热系数1=250 W/(m2)，水沸腾的，水沸腾的对流传热系数对流传热系数2=1000 W/(m2)。忽略污垢热阻。试求。忽略污垢热阻。试求管内壁平均温度管内壁平均温度Tw以及管外壁平均温度以及管外壁平均温度tw。p=1MPa时，水时，水 的饱和温度为的饱和温度为t=180；碳钢热导率为碳钢热导率为45 Wm-2-141【思路【思路】mwwtKAttATTAQ)()(2211选用公式：选用公式：mtKAQ先求出：先求出：其中：其中：mtKAQ11将上式变形：将上式变形：避免了求面积避免了求面积