化工基础(第三版)第三四章课后题答案(上海师范大学_福建师范大学

传 热

t700 60W 9602

0.240.24Am 0.9 0.6

1、a、散热速率：

/A

960

444℃0.90.24

t2 t1

交界面温度：

1 1

700

t700 60W 3602

0.240.10.24Am 0.9 0.09 0.6

b、

/A960 t t 700 732℃ 1 t t 3012、根据，A 炉气温度： /A960

t3 t3 60 12℃

220外界温度：

R1

3、各层砖的热阻：

10.24

0.24R2 2 2 6.667 2 11.0 20.15

R3

30.24

0.267 30.9

t3 t4

t1 t3

1 2 1 2

3700 150150 60

3，0.24 6.667 20.267

0.267

1.63290，∴ 2 0.21m

0.24 6.667 2 550

4、设交界面温度为t

200

t 30 80 30 t 1 50 30 50 30 230℃

50 1 22 ∴

5、求散热速率

l

2 t2 3.14 120 30 W

4910.04810.08810.1281dn 1mln ln lnln d450.0420.150.0480.050.088

nn

求界面温度，设管外壁温度仍＝30℃不变。

t2 t1

1d249

ln 120 2.97 10 3 120℃2 l d12

d 1d2149ln＋ln3) 120 (2.97 10 3 4.04) 88.5℃2 l 1d1 2d22 求散热速

t3 t1

率, (只包石棉40mm，管外壁温度仍＝30℃不变。)

2 t1 t4 2 3.14 120 30 W 86.4

10.04810.1281dn 1lmln lnln d450.0420.150.048

nn求散热速率, (只包软木40m

m，管外壁温度仍＝30℃不变)。

l

565.5W

28.8

10.128m

2.97 10 3 ln

0.050.048

10000

6、设饱和蒸汽的

W

m2.K，304kPa饱和蒸汽温度＝134℃

r22424 21 2rm 22.5mmr2112∵，∴ 不保温时：

2 t1 t2 2 3.14 134 20 W 257

1110.0031lm

1r1 rm 2r210000 0.02145 0.022515 0.024

2 t1 t2

11l

1 2 1r1 1rm1 2rm2 2r2

保温时：

2 3.14 134 20 W

107.7

10.0030.031m

10000 0.02145 0.02250.15 0.03715 0.024

r2 90 ln ln r1 2 l t 1.57

r2 ln601r2

ln ln r 30 r1 17、(1)、， ，∴ 0.63

2 l t

1r21ln

r1 2r2

（2）、

r211901 ln

r1 2r2

0.153010 0.09 1.342

16011 1r2ln ln

r1 2r2 0.153010 0.06，∴ 0.746

1ln

8、(1)、设绝热层外表面温度为t

2 l 300 t 2 l t 20 10.0451ln

0.150.02512 0.045，解得t=110℃

2 l 300 t 2 l t 20

10.04510.045 1ln ln

0.04512 (0.045 ) 用试探法求得δ＝0.02m=（2）、0.150.0250.10

tm

20mm

(300 25) (200 175)

104℃

300 25ln

200 175

9、（1）、并流

tm

（2）、逆流

(200 25) (300 175)

149℃

200 25ln

300 175

Re

10、用狄丢斯公式计算

0.022 1.2 850

11220

0.002

Pr

2.5 1000 0.002

41.7

0.12，符合应用范围（Re>10000，0.7<Pr<120） ∵流体被加热

∴

0.12W

0.023Re0.8Pr0.4 0.023 112200.8 41.70.4 969.22

d

0.022

m.K

Gr

11、

gl3 2 t

2

9.81 1.23 8002 1 10 3 150 120 14.5 1010

32

(1.5 10)

2.2 103 1.5 10 3

Pr 22

0.15

C

Pr Gr 22 14.5 1010 319 1010 2 107，为湍流

1

3

0.135

∴

d

(GrPr) 372.6

Wm2.K

釜壁温度认为＝蒸汽温度，主要是因为新器壁的导热系数很大，即钢的导热系数大。

t

12、定性温度：

20 80

50℃2，定性尺寸＝0.02m

988.1

该温度下的物性参数：

kg 3kg 0.549 10

m.S，Pr 3.54 m3，

Cp 4.175

kJW0.02 0.4 988.1

0.648Re 14400 4000 3kg.K，m.K. 0.549 10，为湍流

0.023

0.648W

144000.83.540.4 26222

0.02m.K

9

7

13、∵Pr Gr 10 2 10，属于自然对流中的湍流传热。

0.135

d

(GrPr)

1

3

Gr

，其中

gl3 2 t

2

，小管下标为1，大管为2，则

l2 Gr2Gr2gl2 t/

32 Gr1lgl1 t/ 2 1 ， Gr1

322

3

l2d2Pr2C / 10 1 ldPrC / 11 ，1

1

3

因为温度和物系相同，λ、d、C、μ、ρ、β、Δt均不变，因小管传热时Pr Gr 2 10，

7

则大管Pr Gr 2 10，

7

2 Gr2Pr2

10 1 Gr1Pr1

13

，

2 2

10 1

∵ A t，对单位面积而言，1

∴ 2 10 1，即单位面积的热损失不同，比值为10。

14、

2 L t

11r1 ln2

1r1 r1 2r2

初始时，令分母＝P1 积垢后，令分母＝P2

p1

110.01251

ln 0.05335

2000 0.011500.01115000 0.0125

p2

11r1r1

ln11 ln22

1r11 r22 1r11 2r22

110.01110.01251

ln ln 0.1532

2000 0.01010.010500.01115000 0.0125

1 2p0.05335

2 34.8%1 10.1532p1

∴ 传热量为原来的34.8%

KA tm

，A dl n 3.14 0.0225 4 38 10.74m

2

15、

tm

50 40

45℃q vA 38

12，m

qmC t vA1 38 C t 0.5 0.785 0.022 38 1200 3000 90 60 644328

J

S

K

644328J

13332

A tm10.74 45mK

qm

冷流体的质量流量：

644328kg

10.7C t300040 20S

16、

KA tm K A tm

600×2×（121－t）=10×5（t-20） 解得t=117℃

tm1

17、并流：

350 100 220 180 114.6℃

ln

350 100220 180

tm2

逆流：

350 180 220 100 143.6℃

ln

350 180220 100

KA1 tm1

A1 tm2143.6 1.25

KA2 tm2A tm1114.6 2

18、（1）、稳定传热 1 2，冷热流体qm、ρ、C相等。

1 qm C 120 T2 2 qm C t2 20

∴t2=140-T2，

KA tm

1 25002WK 2502

1 21000mK

250 20

T2 20 120 t2

2

qm C t 0.001 1000 4000(120 T2)

120 T2

T 100 (140 T2)5000T2 20 120 t2

1.252

400022

240 2T2 1.25(2T2 40) 2.5T2 50

∴热流体出口温度：T2=64.4℃ 冷流体出口温度：t2=140-T2=140-64.4=75.6℃

2v 0.8

0.8 20.8 1.740.8

v（2）、冷、热流体的流量都增大1倍 ∵ v，

2

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