昆工化工原理马晓迅第4章传热习题解答1

习 题

1解： ∵δ

λT q ∆=

∴1

δ＝m q T T 22.01200

900

11003.1211

=-⨯=-λ 又∵3

3

224

23

4

33

2

3

22

λδλδδλδλ+-=

-=-=T T T T T T q

∴

W K m q T T /579.093

.012.01200509002334222⋅=--=--=λδλδ 得：∴m 10.018.0579.0579.022=⨯==λδ

习题1附图 习题2附图

2.

解： ∵δ

λ

δ

λ

3

13

23

T T T T q -=-=

∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3）

T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C 3. 解：圆筒壁的导热速率方程为

()2

3212131ln 1ln 12r r r r t t L

Q

λλπ+-=

其中 r 1=30mm ，r 2=60mm ，r 3=160mm 所以

()2560

160

ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL

Q W/m

负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。 4.

解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1

111112

2114522λππλπλλλb L

d t L

d b

L d b t

S b

S b t Q m m m m m ⨯⨯∆=

+

∆=

+

∆=

两层互换位置后 1

1111122λππλπλb

L

d t L

d b

L d b t

Q m m m ⨯∆=

+

∆=

'

所以

25.14

5

=='='q q Q Q 即 q q 25.1='

互换位置后，单位管长热损失量增加，说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较适宜。

5. 解： Re ＝

43

1086.110

49.0172053.0⨯=⨯⨯=

-μ

dG

> 4

10 3.614

.01049.0108.1Pr 33=⨯⨯⨯==-λμ

p c >0.7

6.56053

.03==d L >40 故可用N u =0.023Re 0.8Pr 0.4公式 4.08.044.08.03.6)1086.1(053

.014.0023.0Pr Re 023.0⨯⨯⨯⨯==d

λα=330W/m 2·

o C 6.

解： 空气平均温度C T T t m ︒=+=+=

1602

120

200221 查160 o C 空气：ρ＝0.815kg/m 3，μ＝2.45×10-5Pa·s ，Pr ＝0.682，λ＝0.0364W/m·K

m nd D nd D d n D d n D S A de 036.0025

.03826.0025.03826.0)44(442

22222=⨯+⨯-=+-=+-⨯==πππ

π s m kg A q G m ⋅=⨯-⨯==

222/1.87)025.03826.0(785.03 3

3

1029.110

45.21.87036.0Re ⨯=⨯⨯=

=

-μ

deG

>104 K m W d

⋅=⨯⨯⨯⨯==24.08.034.08.0/254682.0)1029.1(036

.00364

.0023.0Pr Re 023.0λα

7.

已知：水平管加热外部重油，d ＝60mm ， t m =20o C ，t w =120o C ，70o C 下，ρ=900kg/m 3；

c p =1.88kJ/（kg·o C ）；λ=0.174 W/（m·o C ），ν=2×10-3m 2/s ；β=3×10-4/ o C 。

求： q=?

解： 属大容积自然对流，

9.15)102(06.0)20120(81.91032

33423=⨯⨯-⨯⨯⨯=∆=--νβtd g Gr

4331094.1174

.0900

1021088.1Pr ⨯=⨯⨯⨯⨯==

=

-λ

ρ

λ

μ

v c c p p

5

4

1009.31094.19.15Pr ⨯=⨯⨯=Gr 查教材可得：A ＝0.54，b ＝0.25

C m W Gr d

A b ︒=⨯⨯⨯==225.05/9.36)1009.3(060

.0174.054.0Pr)(λα

2

3/1069.3)20120(9.36)(m W t t q m w ⨯=-⨯=-=α

8. 解：∵3

Pr d Gr ∝⋅

∴129323

2

11101010Pr)()(

Pr)(=⨯=⋅=⋅Gr d d Gr 查表6-5，两者均在3区域，A=0.135，3

1=

b ∵b Gr d

q Pr)(1

⋅∝

∴1)10

10(10]Pr)(Pr)([31

912131

21122121=⨯=⋅⋅==-Gr Gr d d q q αα