HT?10483?1.2Pa=10967 Pa 1.1474 3

4

4 3

库存风机的风量q=×10m/h，风压HT=×10Pa均大于管路要求（qe=×10m/h，HT=10967 Pa），故风机合用。

12．有一台单动往复压缩机，余隙系数为，气体的入口温度为20 ℃，绝热压缩指数为，要求压缩比为9，试求（1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度；（2）两级压缩的容积系数和第一级气体的出口温度；（3）往复压缩机的压缩极限。

解：（1）单级压缩的容积系数和气体的出口温度

1??k?11???p2??.4???0?1?????1?1?0.06??9?1??0.7718 ??p1????????k?1k?p2?T2?T1??p???1??293?90.41.4K=

（2）两级压缩的容积系数和第一级气体出口温度 改为两级压缩后，每级的压缩比为

1?p2?2x???p???9?3

?1?12则重复上面计算，得到

?11??0?1?0.06?3.4?1??0.9285

??T1?293?3（3）压缩极限

0.41.4K=401 K

1??k??p2??0?1?????1??0 ????p1??????1??1.4??p即 0.06???2??1??1

???p1???????解得

p2?55.71 p1 第五章 传热过程基础

1．用平板法测定固体的导热系数，在平板一侧用电热器加热，另一侧用冷却器冷却，同时在板两侧用热电偶测量其表面温度，若所测固体的表面积为 m，厚度为 m，实验测得电流表读数为 A，伏特表读数为100 V，两侧表面温度分别为200 ℃和50 ℃，试求该材料的导热系数。

解：传热达稳态后电热器的加热速率应与固体的散热（导热）速率相等，即 Q??S2

t1?t2 L式中 Q?IV?0.5?100W?50W

S?0.02m2，t1?200?C，t2?50?C，L?0.02m 将上述数据代入，可得

??QL50?0.02?W?m??C??0.333W?m??C?

S?t1?t2?0.02??200?50? 2．某平壁燃烧炉由一层400 mm厚的耐火砖和一层200 mm厚的绝缘砖砌成，操作稳定后，测得炉的内表面温度为1500 ℃，外表面温度为100 ℃，试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为?1?0.8?0.0006t，绝缘砖的导热系数为?2?0.3?0.0003t，W/(m??C)。两式中的t可分别取为各层材料的平均温度。 解：此为两层平壁的热传导问题，稳态导热时，通过各层平壁截面的传热速率相等，即 Q1?Q2?Q （5-32） 或

Q??1St?tt1?t2??2S23 b1b2（5-32a）

式中 ?1?0.8?0.0006t?0.8?0.0006?1500?t?1.25?0.0003t

2 ?2?0.3?0.0003t?0.3?0.0003?100?t?0.315?0.00015t

2代入λ1、λ2得

(1.25?0.0003t)1500?t?(0.315?0.00015t)t?100

0.40.2解之得

t?t2?977?C

?1?1.25?0.0003t??1.25?0.0003?977?W?m??C??1.543W?m??C?

则 QS??1?t1?t?b1?1.543?1500?977Wm2?2017Wm2

0.4 3．外径为159 mm的钢管，其外依次包扎A、B两层保温材料，A层保温材料的厚度为50 mm，导热系数为 W /(m·℃)，B层保温材料的厚度为100 mm，导热系数为 W /(m·℃)，设A的内层温度和B的外层温度分别为170 ℃和40 ℃，试求每米管长的热损失；若将两层材料互换并假设温度不变，每米管长的热损失又为多少

解：

QL?t1?t2rr11ln2?ln32??1r12??2r2?2?3.14??170?40?Wm?150Wm1159?2?501159?2??50?100?ln?ln0.11591.0159?100

A、B两层互换位置后，热损失为

QL?t1?t2rr11ln2?ln32??1r12??2r2?2?3.14??170?40?Wm?131.5Wm159?2??50?100?1159?2?501ln?ln1.01590.1159?100

4．直径为?57mm?3.5mm的钢管用40 mm厚的软木包扎，其外又包扎100 mm厚的保温灰作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为?120℃，绝热层外表面温度为10 ℃。软木和保温灰的导热系数分别为0.043W/(m?℃)和0.07W/(m?℃)，试求每米管长的冷损失量。 解：此为两层圆筒壁的热传导问题，则 2π?t1?t2?2?3.14???120?10?QL??Wmr310.0285?0.0410.0285?0.04?0.1r211 ln?lnln?ln0.02850.070.0285?0.04?1r1?2r20.043??24.53Wm5．在某管壳式换热器中用冷水冷却热空气。换热管为Φ25 mm× mm的钢管，其导热系数为45 W/(m·℃)。冷却水在管程流动，其对流传热系数为2 600 W/(m·℃)，热空气在壳程流动，其对流传热系数为52 W/(m·℃)。试求基于管外表面积的总传热系数K，以及各分热阻占总热阻的百分数。设污垢热阻可忽略。 解：由Ko?2

2

1 do1bdo???o?dm?idi查得钢的导热系数 ??45W?m2??C?

b?2.5mm do?25mm di??25?2?2.5?mm?20mm dm? Ko?25?20mm?22.5mm 21W?m2??C??50.6W?m2??C?

10.0025?0.0250.025??5245?0.02252600?0.02壳程对流传热热阻占总热阻的百分数为

1

?oKo1?100%?Ko?o?100%?50.6?100%?97.3% 52管程对流传热热阻占总热阻的百分数为

do

?idiKo1?100%?Kodo50.6?0.025?100%??100%?2.4% ?idi2600?0.02管壁热阻占总热阻的百分数为

bdo

?dmKo1?100%?bdoKo0.0025?0.025?50.6?100%??100%?0.3% ?dm45?0.02252

6．在一传热面积为40 m的平板式换热器中，用水冷却某种溶液，两流体呈逆流流动。冷却水的流量为30 000kg/h，其温度由22 ℃升高到36 ℃。溶液温度由115 ℃降至55 ℃。若换热器清洗后，在冷、热流体流量和进口温度不变的情况下，冷却水的出口温度升至40 ℃，试估算换热器在清洗前壁面两侧的总污垢热阻。假设：（1）两种情况下，冷、热流体的物性可视为不变，水的平均比热容为 kJ/(kg·℃)；（2）两种情况下，?i、?o分别相同；（3）忽略壁面热阻和热损失。 解：求清洗前总传热系数K

?tm??115?36???55?22??C?52.7?C 115?36ln55?22Q30000?4.174?103??36?22? K??W?m2??C??231W?m2??C? S?tm3600?40?52.7求清洗后传热系数K? 由热量衡算

WhCp,h(T1?T2)?WcCp,c(t2?t1)

??t1) WhCp,h(T1?T2?)?WcCp,c(t2