1红砖平壁墙

习 题

1．红砖平壁墙，厚度为500mm ，一侧温度为200℃，另一侧为30℃。设红砖的平均导热系数取0.57W/（m ·℃），试求：

（1）单位时间、单位面积导过的热量；

（2）距离高温侧350mm 处的温度。

2．用平板法测定材料的导热系数。平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷却水通过夹层将热量移走。所加热量由加至电热器的电压和电流算出，平板两侧的表面温度用热电偶测得（见附表）。已知材料的导热面积为0.02m2，其厚度为0.01m ，测得的数据如下，试求：

（1）材料的平均导热系数λ；

（2）设该材料的导热系数为)'1(0t a -=λλ

，试求0λ和a'。 电热器

材料表面温度/℃ 电压/V

电流/A 高温侧 低温侧 140 2.8 300

100 114 2.28

200 50 3.某燃烧炉的平壁由下列三种砖依次彻成；

耐火砖：导热系数1

λ=1.05 W/（m ·℃）；

厚度b1=0.23m ； 绝热砖：导热系数2λ=0.151 W/（m ·℃）

每块厚度b2=0.23m ；

普通砖：导热系数3λ=0.93 W/（m ·℃）

每块厚度b3=0.24m ；

若已知耐火砖内侧温度为1000℃，耐火砖与绝热砖接触处温度为940℃，而绝热砖与普通砖接触处的温度不得超过138℃，试问：

（1）绝热层需几块绝热砖？

（2）此时普通砖外侧温度为多少？

4．φ60×3铝合金管（导热系数按钢管选取），外包一层厚30mm 石棉后，又包一层30mm 软木。石棉和软木的导热系数分别为0.16W/（m ·℃）和0.04W/（m ·℃）。又已知管内壁温度为－110℃，软木外侧温度为10℃，求每米管长所损失的冷量。若将两保温材料互换，互换后假设石棉外侧的温度仍为10℃不变，则此时每米管长上损失的冷量为多少？

5．空心球内半径为r1、温度为ti ，外半径为r0、温度为t0，且ti ＞t0，球壁的导热系数为λ。试推导空心球壁的导热关系式。

6．在长为3m ，内径为53mm 的管内加热苯溶液。苯的质量流速为172kg/（s ·m2）。苯在定性温度下的物性数据如下：

51049-?=μPa ·S ；14.0=λPa ·S ；8.1=p c kJ/（kg ·℃）。

试求苯对管壁的对流传热系数。

7．有一套管换热器，内管为φ25×1mm，外管为φ38×1.5mm。冷水在环隙内流过，用以冷却内管中的高温气体，水的流速为0.3m/s，水的入口温度为20℃，出口温度为40℃。试求环隙内水的对流传热系数。

8．某无相变的流体，通过内径为50mm的圆形直管时的对流传热系数为120W/（m2·℃），流体的Re=2×104。假如改用周长与圆管相等，高与宽之比等于1∶2的矩形管，而流体的流速增加0.5倍，试问对流传热系数有何变化？

9．某厂用冷水冷却柴油。冷却器为φ14×8钢管组成的排管，水平浸于一很大的冷水槽中，冷水由槽下部进入，上部溢出，通过槽的流速很小。设冷水的平均温度为42.5℃，钢管外壁温度为56℃，试求冷水的对流传热系数。

10．室内有二根表面温度相同的蒸气管，由于自然对流两管都向周围空气散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的（Gr·Pr）=108。试问两水平管单位时间、单位面积的热损失的比值为多少？

11．饱和温度为100℃的水蒸气在长3m、外径为0.03m的单根黄铜管表面上冷凝。铜管坚直放置，管外壁的温度维持96℃，试求每小时冷凝的蒸气量。

又若将管子水平放，冷凝的蒸气量又为多少？

12．求直径d=70mm、长L=3m的钢管（其表面温度t1=227℃）的辐射热损失。假定此管被置于：（a）很大的红砖里，砖壁温度t2=27℃；（b）截面为0.3×0.3m2的砖槽里，t2=27℃，两端面的辐射损失可以忽略不计。

13．两极大平行面进行热辐射传热，已知ε1=0.3，ε2=0.8，若在两平面间放置一极大的抛光铝遮热板（ε=0.04），试计算传热量减少的百分数。

14．用175℃的油将300kg/h的水由25℃加热至90℃，已知油的比热容为2.61kJ/（kg·℃），其流量为360kg/h，今有以下两个换热器，传热面积为0.8m2。

换热器1：K1=625 W/（m2·℃），单壳程双管程。

换热器2：K2=500 W/（m2·℃），单壳程单管程。

为满足所需的传热量应选用那一个换热器。

15．在一套管换热器中，用冷却水将1.25kg/s的苯由350K冷却至300K，冷却水在φ25×2.5的管内中流动，其进出口温度分别为290K和320K。已知水和苯的对流传热系数分别为0.85 kW/（m2·℃）和1.7 kW/（m2·℃），又两侧污垢热阻忽略不计，试求所需的管长和冷却水消耗量。

16．在一列管换热器中，用初温为30℃的原油将重油由180℃冷却到120℃，已知重油和原油的流量分别为1×104（kg/h）和1.4×104（kg/h）。比热容分别为0.52（kcal/kg·℃）和0.46（kcal/kg·℃），传热系数K=100（kcal/m2·h·℃）试分别计算并流和逆流时换热器所需的传热面积。

17．在并流换热器中，用水冷却油。水的进出口温度分别为15℃和40℃，油的进出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，设油和水的流量、进口温度及物性均不变，若原换热器的管长为1m，试求将此换热器的管长增至多少米才能满足要求？设换热器的热损失可忽略。

18．一传热面积为15m2的列管换热器，壳程用110℃饱和水蒸汽将管程某溶液由20℃加热至80℃，溶液的处理量为2.5×104kg/h，比热容为4kJ/（kg·℃），试求此操作条件下的总传热系数。又该换热器使用一年后，由于污垢热阻增加，溶液出口温度降至72℃，若

要出口温度仍为80℃，加热蒸汽温度至少要多高？

19．用20.26kPa（表压）的饱和水蒸汽将20℃的水预热至80℃，水在列管换热器管程以0.6m/s的流速流过，管子的尺寸为φ25×2.5。水蒸气冷凝的对流传热系数为104W/（m2·℃），水侧污垢热阻为6×10－4（m2·℃）/W，蒸汽侧污垢热阻和管壁热阻可忽略不计，试求：

（1）此换热器的总传热系数；

（2）设备操作一年后，由于水垢积累，换热能力下降，出口温度只能升至70℃，试求此时的总传热系数及水侧的污垢热阻。

20．一传热面积为10m2的逆流换热器，用流量为0.9kg/s的油将0.6kg/s的水加热，已知油的比热为2.1kJ/(kg·℃)，水和油的进口温度分别为35℃和175℃，该换热器的传热系数为425W/（m2·℃），试求此换热器的效率。又若水量增加20%，传热系数认为不变，此时水的出口温度为多少？

21．有一套管换热器，内管为φ19×3mm，管长为2m，管隙的油与管内的水的流向相反。油的流量为270kg/h，进口温度为100℃，水的流量为360kg/h，入口温度为10℃。若忽略热损失。且知以管外表面积为基准的总传热系数K=374W/（m2·℃），油的比热为1.88 kJ/(kg·℃)。试求油和水的出口温度分别为多少？

22．今有一套管换热器，冷、热流体的进口温度分别为40℃和100℃。已知并流操作时冷流体出口温度为60℃，热流体为80℃。试问逆流操作时热流体、冷流体的出口温度各为多少？设总传热系数K均为定值。

23．某夹套加热釜中盛有W kg的油品，用120℃的饱和蒸气将油品自25℃加热到110℃需要时间为θ1，今将加热时间延长一倍，试问最终的油温为多少？设传热面积S及总传热系数K均给定且为常数。

24．今欲于下列换热器中，将某种溶液从20℃加热到50℃。加热剂进口温度为100℃，出口温度为60℃。试求各种情况下的平均温度差。

（1）单壳程，双管程

（2）双壳程，四管程

25．有一单壳程双管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸气加热，干空气以12m/s的流速在管内流过，管径为φ38×2.5mm，总管数为200根，已知总传热系数为150 W/（m2·℃），空气进口温度为26℃，要求空气出口温度为86℃，试求：

（1）该换热器的管长应多少？

（2）若气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而将管径增大为φ54×2mm，总管数减少20%，此时的出口温度为多少？（不计出口温度变化对物性的影响，忽略热损失）。

26．试设计一列管式冷凝器，用水冷凝常压下的乙醇蒸气。乙醇的流量为3000kg/h，冷水进口温度为30℃，出口温度为40℃。在常压下乙醇的饱和温度为78℃，气化潜热为925kJ/kg。乙醇蒸气冷凝传热系数估计为1660 W/（m2·℃）。

设计内容：（1）程数、总管数、管长；

（2）管子在管板上的排列；

（3）壳体内径。