1、1目 录第一章 流体流动与输送机械（2）第二章 非均相物系分离（32）第三章 传热（42）第四章 蒸发（69）第五章 气体吸收（73）第六章 蒸馏（95）第七章 固体干燥（119）23第三章 传热1、某加热器外面包了一层厚为 300mm 的绝缘材料，该材料的导热系数为 0.16W/（m ） ，已测得该绝缘层外缘温度为 30，距加热器外壁 250mm 处为 75，试求加热器外壁面温度为多少？解： 231bttAQC3075160375o231 tbtt2、某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次砌成；耐火砖 b1=230mm， 1=1.05 W/(m)绝热砖 b2=230mm， 2=0.151W/(m)建
2、筑砖 b3=240mm， 3=0.93W/(m) 已知耐火砖内侧温度为 1000，耐火砖与绝热砖界面处的温度为 940，要求绝热砖与建筑砖界面处的温度不得超过 138，试求：（1） 绝热层需几块绝热砖； （2） 普通砖外侧温度为多少？解：（1）b 2=?m42.09.27315.8913.31bbttAQ230mmb2=442mm2302mm则：绝热层需两块绝热砖。校核 t2=? Ctoo1386.059.71.492（2）t 4=?4C9.3493.0246.15.7o43t tbtAQ3、 505的不锈钢管，导热系数 116（） ，外面包裹厚度为 30mm 导热系数 0.2W/（）的石棉保
3、温层。若钢管的内表面温度为 623，保温层外表面温度为 373，试求每米管长的热损失及钢管外表面的温度。解：已知钢管的内半径 m2051r钢管的外半径 2保温层的外半径 530r根据式（3-12a） ，每米管长的热损失W3974.01.52ln.015l6)37(2ll)(231rrtLQ由于是定态热传导，故各层传导的热量应该相等，可得到钢管外表面的温度 t2。K6205ln123976ln1221 rQt4、 603的铝合金管（导热系数近似按钢管选取） ，外面依次包有一层 30mm 的石棉和 30mm 的软木。石棉和软木的导热系数分别为 0.16（）和 0.04（ ） （管外涂防水胶，以免水
4、汽渗入后发生冷凝及冻结） 。（1）已知管内壁温度为-110，软木外侧温度为 10，求每米管长上损失的冷量；（2）计算出钢、石棉及软木层各层热阻在总热阻中所占的百分数；（3）若将两层保温材料互换（各层厚度仍为 30mm） ，钢管内壁面温度仍为 -110，作为近似计算，假设最外层的石棉层表面温度仍为 10。求此时每米管长损失的冷量。提示：保温层互换后，保温层外壁面与空气间的对流传热膜系数与互换前相同。解：(1) t10 t410r27.mr23.r06.mr409.145W/(K)6/(K)3.W/(K)习题 3-3 附图5每米管长损失的冷量： W/m1.52609ln4.13l6.027ln45
5、1lln1l23314 rrtq(2) R12453074ln.(mK)/W2216.l./R30490137.ln.()/22147.(mK)/2各层热阻在总热阻中所占的分数： R1034716%钢 229石 棉 3031475软 木 由以上计算可知钢管热阻很小，且 。R软 木 石 棉(3) 若将 互换，厚度不变，且认为 不变。12和 t14和q104537469037ln.l.ln.W/m以上计算可以看出，将保温性能好的材料放在里层，保温或保冷效果好。但此计算不严格，因为保冷好，则 t4 应增大，即 。t4105、欲测某绝缘材料的导热系数，将此材料装入附图所示的同心套管间隙内。已知管长 l
6、=1.0m. r1=10mm, r2=13mm, r3=23mm, r4=27mm。在管内用热电偶加热，当电热功率为 1.0kW 时，测得内管的内壁温度为 900，外管的外壁温度为 100，金属管壁的导热系数为 50W/（ ） ，试求绝缘材料的导热系数。若忽略壁阻，会引起多大的误差？解：按题意求得：习题 5 附图6m4.103lnl12rm5.73ll23rm9.247lnl34rm 231 m106.7102 lA.5.4.3mlr 233 156.09.21.2l内管壁的热阻为： K/W10387421 mArR外管壁的热阻为： /.56.05342 通过多层管壁的热流量为： 103.51
7、.02.138.94422314 RArtQm则： 2=0.114 W/（） 。若忽略两侧金属壁的热阻，则 W10.302.92341mArtQ则： 2=0.114 W/（ ） 。由于金属壁的热阻远小于绝缘材料的热阻，在实验精度范围内，金属壁的热阻可以忽略。6、冷却水在 252.5，长为 2m 的钢管中以 1m/s 的流速通过。冷却水的进、出口温度为 20和 50，求管壁对水的对流传热系数？ 解：定性温度 C3520o不t查得水在 35时的物性参数： C)W/(m6257.0,sPa108.72,)kJ/(g17.4,kg/m94 o5o3 cp管内径为：d=25-22.5=20mm=0.02
8、m7湍流451073.2108.7294duRe )160Pr7.(82.6. pcPr.dl水被加热，k=0.4，得： C)W/(m478)2.()1073.2(0.6523.PrRe023. o2.08.44.08. 7、一列管式换热器，由 38 根 252.5的无缝钢管组成，苯在管内以 8.32kg/s 的流速通过，从80冷却至 20。求苯对管壁的对流传热系数；若流速增加一倍，其他条件不变，对流传热系数又有何变化？解：定性温度 C5028o不t查得苯在 50时的物性参数： C)W/(m14.0,smPa45.0,)kJ/(g80.1,kg/m860 oo3 cp管内径为：d=25-22.
9、5=20mm=0.2m /s81.032.785.06Aus湍流496.14. Re )160Pr7.(.5.033 pcPr苯被冷却，k=0.3，则： C)W/(m1067)9.5()1096.3(02.4.PrRe023. o23.8.43.08. d（2）流速增加一倍，u=2u，其他条件不变由于 8.0.ue所以 C)/(m1582167)( o21 8、质量分数为 98%，密度 =1800kg/m3 的硫酸，以 1m/s 的流速在套管换热器的内管中被冷却，进、出口温度分别为 90和 50，内管直径为 252.5。管内壁平均温度为 60。试求硫酸对管壁的对流传热系数。已知 70硫酸的物性
10、参数如下：8C)W/(m365.0,smPa4.6,C)kJ/(g528.1 oo cp壁温 60时的硫酸黏度 .8w（1267 W/（m 2） ）解：定性温度 C7095o不t查得硫酸在 70时的物性参数： CmW/365.0s,mPa4.6,kJ/g528.1 oo pc壁温 60时的硫酸黏度 .8w因为黏度较大，故用式（3-16）计算 14.03.8.0)(27. wPrRed过渡流35624.6ue 80113pcPr C)W/(m14)04.6()82()56(02.37. o2.3. 过渡流校正 89.)562(1Re1.8.5f C)W/(m7934.0of不9、原油在 896的
11、管式炉对流段的管内以 0.5m/s 的流速流过而被加热，管长 6m。已知管内壁温度为 150，原油的平均温度为 40。试求原油在管内的对流传热系数。已知原油的物性参数为：原油 150时的黏度)C/1(0.,C)W/(m13.0,smPa26C),kJ/(g2,kg/m850 ooo3 pcsPa.w解：原油在管内流动的 Re （层流）12590268.7.3duRe（0.6Pr6700 ）40.pcPr 1627401259lde9109.70.6dl所以原油在管内的对流传热系数用式（3-19）计算 14.031)(Pr(Re86.1wld5.)2(4.0)(14.0w K)W/(m2.793
12、5.1)67.9(7.3861 由于 4523323 10.26.)106()40(.8.01 tgdGr所以对流传热系数需校正 7.)015.(8.3Grf C)W/(m47.29o10、铜氨溶液在由四根 453.5 钢管并联的蛇管中由 38冷却至 8，蛇管的平均曲率半径为0.285 m。已知铜氨溶液的流量为 2.7m3/h，黏度为 2.210-3Pas，密度为 1200km/m3，其余物性常数可按水的 0.9 倍选用，试求铜氨溶液的对流传热系数。解 定性温度 C238o不t查得水在 23时的物性参数，并折算为铜氨液的物性： C)W/(m54.06.90,)kJ/(g76.318.490 o
13、o pc四组蛇管并联的横截面积： m/s16.0453.72.8.1)4( 2AVudA不过渡区42.08dRe .1554.0761233pcPr铜氨液被冷却，k=0.3，则：10C)W/(m4.50)2.1()340(8.502.023. o238.3.8.0 PrRed过渡流需校正 7.)3420(16e168.58.5f C)W/(m.97.0of不弯管校正 K)/(9.456)28.0371(.369)7.1( 2Rd不不11、有一列管式换热器，外壳内径为 190mm，内含 37 根 192 的钢管。温度为 12，压力为101.3kPa 的空气，以 10m/s 的流速在列管式换热器管
14、间沿管长方向流动，空气出口温度为 30。试求空气对管壁的对流传热系数。解：定性温度 C2130o不t查得空气在 21时的物性参数： C)W/(m1059.2,sPa108.,)kJ/(g05.1,kg/m205.1 o25o3 cp m247.9.7.9221 nde湍流5106.1081.4uRe 72.9.223pcPr空气被加热，k=0.4，则： C)W/(m1.49)702.()169.(02547.193.PrRe03. o23.8.44.08. d12、在接触氧化法生产硫酸的过程中，用反应后高温的 SO3 混合气预热反应前气体。常压 SO3 混合气在一由 383 钢管组成、壳程装有
15、圆缺型挡板的列管换热器壳程流过。已知管子成三角形排列，中心距为 51mm，挡板间距为 1.45m，换热器壳径为 2800；又 SO3 混合气的流量为4104m3/h，其平均温度为 145.若混合气的物性可近似按同温度下的空气查取，试求混合气的对流传热系数（考虑部分流体在挡板与壳体之间短路，取系数为 0.8）解：本题为列管式换热器管外强制对流传热，对流传热系数按式 3-25 计算1114.0315.0)(PrRe6.wuN管子正三角形排列时， m5.378)42()423( 20dte管外流体流过的最大截面积 Smax 计算：20max 035.1)(8.2451)(SthD管外流体的流速 m/
16、s7.3.6Vu定性温度 下查得空气的物性参数：C145o不t 3kg/m845.0,C)W/(10527.3,sPa1039.2,)kJ/(g0. o5 pc458473udRe 687.012093pcPr因气体黏度变化较小，故 ，由因部分流体在单板与壳体之间隙短路，取实际对流传热系数w为计算值的 0.8 倍 K)W/(m46)87.0()145(037.268.36.08 231.315.0 PrRed13、在油罐中装有水平放置的水蒸气管，以加热罐中的重油。重油的平均温度为 20，水蒸气管外壁的平均温度为 120，管外径为 60mm。已知 70时的重油物性数据如下：=900kg/m3 =
17、0.175W/(m)cp=1.88kJ/(kg) =210-3m2/s=310-4 -1试求水蒸气管对重油每小时每平方米的传热量 kJ/（m 2h）? 解： sPa8.10293则 9.15)102(6.)( 23342 dtgGrw439.175.08pcP548.9r12查表 3-4， 得 C=0.54， n=1/4，于是 K)W/(m1.37)108.3(06.754.Pr)(54.0 24/5/1 Gd所以水蒸气管对重油每小时每平方米的传热量 h)kJ/(103.)21(.37)( 24tAQw14、压强为 4.76105Pa 的饱和水蒸气，在外径为 100mm，长度为 0.75m 的
18、单根直立圆管外冷凝。管外壁温度为 110。试求（1）圆管垂直放置时的对流传热系数；（2）管子水平放置时的对流传热系数；（3）若管长增加一倍，其他条件均不变，圆管垂直放置时的平均对流传热系数。解：压强为 4.76105Pa 的饱和蒸汽温度为 150，此时水蒸气的汽化潜热 r=2119kJ/kg冷凝液定性温度膜温 ，查 130时水的物性参数C1302ot 35 kg/m8.94,K)W/(m68.,sPa107.2 (1)管垂直放置时假设液膜中的液体作层流流动，由式 3-31 计算平均对流传热系数K)W/(m6187 10)-(57.01.2682.9348913.3.2 4/5324/ tlgr
19、验证 Re： 18069107.219)5(6844)(4 3rtldtlrQSbReoos所以假设层流是正确的。（3）管水平放置由式（3-29）和式（3-31）可得单管水平放置和垂直放置时的对流传热系数 和的比值为062.1).75(642.0)(13.72504/1odl所以单根管水平放置时的对流传热系数为： K)W/(m65731802. 213（3）管长为 0.75m 时，液膜流动的 Re=1608，故管长增加一倍后，液膜成湍流状态。此时的对流传热系数为： 4.03/1207.Reg所以 K)W/(m5.8639 )107.21945(107.2682.407. )(. 4.533/5
20、4.03/12 rtlg因此当液膜从层流转变为湍流时，冷凝对流传热系数急剧增加。15、载热体流量为 1500kg/h，试计算以下各过程中载热体放出或得到的热量。（1）100的饱和水蒸气冷凝成 100的水；（2）110的苯胺降温至 10；（3）比热为 3.77kJ/(kgK)的 NaOH 溶液从 370K 冷却到 290K；（4）常压下 150的空气冷却至 20；（5）压力为 147.1kPa 的饱和水蒸气冷凝后并降温至 50。解：（1） 查饱和水蒸气 汽化潜热 r=2258kJ/kg,10CtoskW941J/h39.258106rmQs（2） 定性温度 ，查 60时苯胺的物性参数0ot不不C
21、kgJ/198.2pc k6.91J/h03.)10(98.250)( 5tmQs（3） W7.2/2.437.12tcps（4）定性温度 ，查 85时空气的物性参数C850ot)kJ/(g9.1pc k7.54J/h1097.)2150(9.502 tmQs14（5）压力为 147.1kPa 的水的饱和温度为 汽化潜热 r=2230.1kJ/kg,C7.10ost定性温度 ，查 80.4时水的物性参数to4.82507.1C)kJ/(g9.4opcW2.1035J/h73. )507.1(9.40(6 tmrQs16、每小时 8000m3（标准状况）的空气在蒸汽加热器中从 12被加热到 42
22、，压强为 400kPa 的饱和水蒸气在管外冷凝。若设备的热损失估计为热负荷的 5%，试求该换热器的热负荷和蒸气用量。解：热量衡算： )(05.1. 122tcmQps不查得标准状况下的空气物性参数 kJ/g5.2138kPa40C)/(0.g/293.1orcp不 W9)4(.360.85 不Q蒸汽用量： kg/s26.2191rms17、在一套管式换热器中，用冷却水将 1.25kg/s 的苯由 350K 冷却至 300K，冷却水进出口温度分别为 290K 和 320K。试求冷却水消耗量。解：由苯的定性温度 ，查苯的物性参数K32505t 不不CkgJ/84.1opc由苯计算热负荷 W5)30
23、5(84.1)(11 TcmQps由冷却水的定性温度 ，查水的物性参数30529t 不不kgJ/18.4opckg/s916.0)23(18.4)(22 tcQmtps18、在一列管式换热器中，将某溶液自 15加热至 40，载热体从 120降至 60。试计算换热器逆流和并流时的冷、热流体平均温度差。解：（1）逆流时平均温度差为 120 6040 1580 4515C83.60)45ln()l(o21ttm不并流： .1)20l()l(o21t不19、在一单壳程、四管程的列管式换热器中，用水冷却油。冷却水在壳程流动，进出口温度分别为15和 32。油的进、出口温度分别为 100和 40。试求两流体
24、间的温度差。解： 先按逆流时计算，逆流时平均温度差为C0.43)2568ln()l(o21ttm不折流时的对数平均温度差为 其中不mtt),(PRf53.1324012tTR.1tP由图 3-27（a）查得 ，故9.0C7.380.49omt20、在一内管为 18010mm 的套管式换热器中，管程中热水流量为 3000kg/h，进、出口温度分别为为 90和 60。壳程中冷却水的进、出口温度分别为 20和 50，总传热系数为 2000W/(m2)。试求：（1）冷却水用量；（2）逆流流动时的平均温度差及管子的长度；（3）并流流动时的平均温度差及管子的长度；解：（1）水的比热 C)kJ/(g186.
25、4opc kg/h30)250(186.493)(1212 2tcTmtcpsps（2）逆流时平均温度差为04mt120 6015 40105 20100 4032 1568 2590 6050 2040 4016m32.18.043 m31.4026)69(18.0)( 23112 dAltKTcmtAQps（3）并流时平均温度差为 C8.0)17ln()l(o21ttm不m03.18.437 m71.6.3026)9(8.4)( 211 dAltKTctAQps21、在一内管为 252.5mm 的套管式换热器中，CO 2 气体在管程流动，对流传热系数为 40 W/(m2 )。壳程中冷却水的
26、对流传热系数为 3000W/(m2)。试求：（1）总传热系数；（2）若管内 CO2 气体的对流传热系数增大一倍，总传热系数增加多少；（3）若管外水的对流传热系数增大一倍，总传热系数增加多少；（以外表面积计）解： m025.,025.,m025.,0.12 bddd K)W/(3,K)/(4查得碳钢的导热系数 )/45取管内 CO2 侧污垢热阻 Rs2=0.5310-3 (m2K/W)管外水侧热阻 Rs1=0.2110-3 (m2K/W)(1)总传热系数（以外表面积计） K)W/(m7.30125 02.541.02153.02.45012311 Kddbsms（2）管内 CO2 气体的对流传热
27、系数增大一倍，即 2=80W/(m2K)90 6020 5070 1017K)W/(m2.59/106 02.581.02153.02.45031311 KdRdbsms%8.92107.31 总传热系数增加 92.8%（3）若管外水的对流传热系数增大一倍， 1=6000W/(m2K)K)W/(m9.30/12 02.54.0153.02.450612311 KdRdbsms总传热系数增加 0.7%22、在一内管为 252.5mm 的套管式换热器中，用水冷却苯，冷却水在管程流动，入口温度为290K，对流传热系数为 850W/(m2)。壳程中流量为 1.25kg/s 的苯与冷却水逆流换热，苯的进
28、、出口温度为 350K、300K，苯的对流传热系数为 1700W/(m2) 。已知管壁的导热系数为 45W/(m)，苯的比热为 cp=1.9kJ/(kg)，密度为 =880kg/m3。忽略污垢热阻。试求：在水温不超过 320K 的最少冷却水用量下，所需总管长为多少？（以外表面积计）解：冷却水的平均温度 ，K30529mt查得 305K 时水的比热容为 C)kJ/(g174.opc热负荷 kW8.13059.25)(311 TcQps冷却水用量： g/s94.)2(1074.8.)(3122tmps平均温度差为 C2.8)103ln()l(o21ttm不基于外表面积的总传热系数 K1350 30
29、0320 29030 1018K)W/(m6.471 K)/W(m1020581025.4.1702 23 Kdbm3.176025.43823dAltQ不23、一套管式换热器，用饱和水蒸气加热管内湍流的空气，此时的总传热系数近似等于空气的对流传热系数。若要求空气量增加一倍，而空气的进出口温度仍然不变，问该换热器的长度应增加多少？解：总传热量： dltKtAQm空气量增加一倍后： 2此时总传热系数 K74.1.228.0空气的进出口温度不变， mt149.7.2KQl则管长要增加 15%。24、有一单管程列管式换热器，该换热器管径为 252.5mm，管子数 37 根，管长 3 米。今拟采用此换
30、热器冷凝并冷却 CS2 饱和蒸汽，自饱和温度 46冷却到 10。CS2 在壳程冷凝，其流量为 300kg/h，冷凝潜热为351.6kJ/kg。冷却水在管程流动，进口温度为 5，出口温度为 32，逆流流动。已知 CS2 在冷凝和冷却时的传热系数分别为 及 。问此换热器是否适用？（传热面积 A 及传热K)291W/(m=KK)174/(m=2系数均以外表面积计） 解：已知列管尺寸 ； ；25.l3n7题中所给的两个 K 值均以外表面积为基准。19现有传热面积： 21m71.83025.43nldA实总传热量 Q1(式中 Q1 为冷凝段热负荷，Q 2 为冷却段热负荷)已知 查得 时 kJ/g6.35
31、r46108CS2 的比热 cp109./(K)其中 ；Qmrss kW4612938219Q1293.k289.kW为求 A1、A 2 就应求出两段交界处冷却水温度 tcQps35mps2 kg/s3219487085对于冷凝段 Qctp123stmp293418705412s则t13854.ln.tm238516.l. 233m2121 17.50.64.70894.90tKQtA需需需此换热器可满足生产要求。A实 需传热面积富裕 815768%46 4632 7.4514 38.5546 107.45 538.55 5At/ Q1,A1 Q2,A2K1 K2t46321052025、由
32、252.5mm 的锅炉钢管组成的废热锅炉，壳程为压力 2570kPa（表压）的沸腾水。管内为合成转化气，温度由 575下降到 472。已知转化气侧 2=300 W/(m2)，水侧 1=104 W/(m2)。忽略污垢热阻，试求平均壁温 TW 和 tW。解：以外表面积为基准的总传热系数 K)W/(m231 K)/W(m103.42.0531025.4.01 2 db平均温度差：压力 2570kPa（表压）下水的饱和温度为：226.4C1.2976.45.382o1ttm不传热量 11 6830AtAKQm管内壁壁温（T 取热流体进出口平均温度 ）C5.2475oT.370.368.230685.2
33、1ldAW管外壁壁温 C3.25.6842.576845.27 o1 mmAbQTt26、有一单壳程、双管程列管式换热器。壳程为 120饱和水蒸气冷凝，常压空气以 12m/s 的流速在管程内流过。列管为 钢管，总管数为 200 根。已知空气进口温度为 26，要求被加382.热到 86。又已知蒸汽侧对流传热系数为 ，壁阻及垢阻可忽略不计。试求：10W/(K)42(1) 换热器列管每根管长为多少米？(2) 由于此换热器损坏，重新设计了一台新换热器，其列管尺寸改为 ，总管数减少 20%，542m但每根管长维持原值。用此新换热器加热上述空气，求空气的出口温度。解：(1) 由热量衡算式和传热速率方程计算
34、完成任务所需的传热面积，然后在计算出管长。查 时， 空气的物性t定 2685，K)kJ/(g0.12pcWm86.2575 472226.4 226.4348.6 245.6211076.kg/m3， 19850.Pas kg/s104.2076.13.7.2. 22 nudVs W58514tcQps(湍流)Re.du030769852014Pr.cp11985066973K)/(m46.50.10.23.2.rRe023. 2.8.44.08. d.6581142K解得： K)W/(m3.2tm9459ln 23m1 86.56.4107tKQAnld1m084.1203.4851 l解法
35、 21K)W/(6.522K23m2 m.94.017tQA07.3.62ndl可见这种近似是允许的。(2) 改为 列管，54m5.2dn08016120 12026 8694 3422l108.m令空气出口温度为 t2热量衡算： (1)602)8(2tcQps速率方程： (2)m2m2tAtK式中 tm59tt26041ln 21.03.65222 ndlA56.08.105.3Re8.08.12 8.028.028.8.28.02 nd nddu将以上各值代入(2)后再与(1)式联立 t tt2 2605169405ln解得： t27327、试计算一外径为 50mm，长为 10m 的氧化钢
36、管，其外壁温度为 250时的辐射热损失。若将此管附设在：（）与管径相比很大的车间内，车间内为石灰粉刷的壁面，壁面温度为 27，壁面黑度为0.91；（）截面为 200mm200mm 的红砖砌的通道，通道壁温为 20。解：由表 3-8 查的氧化钢管黑度为 1=0.8，石灰粉刷壁面的黑度 2=0.15（1）由于炉门被极大的四壁包围，由表 3-9 知=1，A=A 1=3.140.0510=1.57m2，120 12026 t294 1023C1-2= 1C0=0. 85.669=4.535W/（m 2K4） 所以 4122 )0()(TAQkW75.4)10237()235(7.53.44（2）查红砖
37、 2=0.93， =1，此为表 3-9 中的第五种情况196.0.4121 aldA， 48.)93.0(.85)(2101 C所以 kW74.4)10273()102573(5.148. 4122 TACQ28、在一大车间内有一圆柱形焙烧炉，炉高 6m，外径 6m，炉壁内层为 300mm 的耐火砖，外层包有 20mm 的钢板，已测得炉内壁温度为 320，车间内温度为 23，假设由炉内传出的热量全部从炉外壁以辐射的方式散失。试求此炉每小时由炉壁散失的热量为若干？已知耐火砖，炉壁黑度=0.8 ，钢板热阻可以不计。105.W/(mK)提示： 可用试差法求解，炉外壁温度在 110-120之间。Tw4
38、解：辐射面积： 222 14.3m=6785.06785.0不不dLdA（1)8.76102364.0.9.581934w4w4401tttCQ不Q传 导 224耐火砖圆柱热传导： ww121 320768.203ln5.l ttrtQ耐火砖顶部热传导： ww2w12 320930.051678tttbAQ (2)t传 导 4730联立(1)与(2)式 w4w32078.61026 tt 4.73tt试差解得： tw15Q损 失 6438769kW或 损 失 20158.29、平均温度为 150的机器油在 1086mm 的钢管中流动，大气温度为 10。设油对管壁的对流传热系数为 350 W/(
39、m2)，管壁热阻和污垢热阻忽略不计。试求此时每米管长的热损失。又若管外包一层厚 20mm，导热系数为 0.058 W/(m2)的玻璃布层，热损失将减少多少？对流辐射联合传热系数 W/(m) 。(05.49twt 解：在定态条件下，各串联热阻 相等1/R（1）不保温时的热损失因管壁热阻忽略不计，可认为管内、外壁温度均为 tW。 108.43)10(52.49(1)06.1435( wwttlQ25令 tw-10= )01764.9.3(1047.9)( 于是 6.24求解得： C0.130.13oowt按管外壁散热得： W/m7361)0764.193(lQ（2）若加了 20mm 厚的保温层后，
40、管壁温度为 tW1，保温层外壁温度为 tW2。则： )024.37.(1874.0)( 148.03)1(5.9(865.0.9)1( 148.03)(52.49(1)08ln(.2147.)50(2 23231 ， 得令 w ww wwt tt tttl.22解得： C1.361.6oowt按管外壁散热得： W/m130874.0)5(lQ热损失减少 %6.82630、某化工厂在生产过程中，需将纯苯液体从 80 冷却到 55 ，其流量为 20000kg/h。冷却介质采用 35 的循环水。试选用合适型号的换热器。定性温度下流体物性列于本题附表中。习题 3-30 附表密度,kg/m 3 比热容,
41、kJ/(kg) 黏度,Pas 导热系数,kJ/(m)苯 828.6 1.841 3.5210-4 0.12926循环水 992.3 4.174 0.6710-3 0.633解 (1)试算和初选换热器的型号 计算热负荷和冷却水消耗量热负荷： W1056.2360)8(14.20)(1 TcmQps冷却水流量： kg/s7.)(7.5)(122tps 计算两流体的平均温度差暂按单壳程、双管程考虑，先求逆流时平均温度差6.2703lnl21ttm而 18.56841tTP2.3012tR由图 3-27（a）查得 ，因为 ，选用单壳程可行。94.8.0所以 925670mtt不初选换热器规格根据两流体
42、的情况，假设 K 估 450W ( ) ，传热面积 A 估 应为29.54016.mtQA不不本题为两流体均不发生相变的传热过程。为使苯通过壳壁面向空气中散热，提高冷却效果，令苯走壳程，水走管程。两流体平均温度差 ，可选用固定管板式换热器。由换热器系列标准，C50o初选换热器型号为 G400-1.6-22, 有关参数如下。壳径/mm公称压强/MPa管程数壳程数管子尺寸/mm4001.621252.5管长/m管子总数管子排列方法管中心距/mm折流档板间距/mm3102正三角形3215080 5543 3537 2027实际传热面积/mm 2 23.2 折流板型式 圆缺型(2)校核总传热系数 K管程对流传热系数 2管程流通面积 016.2A管程冷却水流速 ms483.016.39272mus(湍流)2 .7.048dRe 42.63.1012 pcPr4.028.22rRe03.d( )2783).()1.(.6. 4.08.04壳程对流传热系数 1，按式（3-25）计算14.0315.011 )()(36.0wpecud流体通过管间最大截面积为013.)2.5(4.05)( tdhDSo苯的
