化工基础学习知识第四章习题集规范标准答案内容.doc

-! 2.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? 4、 在φ50mm5mm的不锈钢管(λ1 = 16Wm-1K-1)外包扎30mm厚的石棉(λ2 = 0.22Wm-1K-1)，测得管内壁面温度为600℃，石棉外壁面温度为100℃；试求每米管线的热损失。 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？ 30mm 5mm 50mm 解： ⑴管线的热损失2π Σ[ ] ln r1 ri+1 1 λi Q/L = Δt 23.14（600 - 100） [ ln + •ln ] r1 r2 1 λ1 1 λ2 r2 r3 = ①管线各层半径 r1 =(50 - 25)/2 = 20(mm) = 0.02m， r2 = r1 + 510-3 = 0.025(m)，r3 = r2 + 3010-3 = 0.055(m)； ②导热系数 λ1 = 16Wm-1K-1 ，λ2 = 0.22Wm-1K-1 。 —18— 0.014 + 3.584 3140 3140 [ ln + •ln ] 20 25 1 16 1 0.22 25 55 ③管线的热损失 Q/L = = r4 - r3 30mm 5mm 50mm = 873(Js-1m-1) ⑵需加保温层的厚度 ①确定管线的热损失 Q’/L = 873 - 87360％ = 349.2(Js-1m-1) 0.014 + 3.584 + •ln 3140 1 0.07 55 r4 ②求r4 349.2 = 3.598 + •ln 3140 1 0.07 55 r4 = 移项整理有： 349.2[3.598 + 14.29ln(r4/55)] = 3140 1256.4 + 4990ln(r4/55) = 3140 则： ln(r4/55) =(3140 - 1256.4)/4990 = 0.377 lnr4 = 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)= 0.025m 9．在一列管换热器中，用水蒸气加热原油。管子规格为Φ25mm2.5mm，管内原油的表面传热系数为1000 Wm-2K-1，管内污垢层的热阻系数Rh,1=1.5 10-3m2KW -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10000 Wm-2K-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