材料科学工程基础计算题-7精选文档.doc
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1、1热工基础习题解答第二章:传热学2-1某窑炉炉墙由耐火粘土砖、硅藻土砖与红砖砌成,硅藻土砖与红砖的厚度分别为40mm和250mm导热系数分别为0.13和0.39W/mfC,如果不用硅藻土层,但又希望炉墙的散热维持原状,则红砖必须加厚到多少毫米?(1)解得即红砖的厚度应增加到 370mm才能维持原散热热流密度不变。2-2某厂蒸汽管道为?175X 5的钢管,外面包了一层95mm厚的石棉保温层,管壁和石棉的导热系数分别为50、0.1w/m. C,管道内表面的温度为300C,保温层外表面温度为50 C。试求每米管长的散热损失。在计 算中能否略去钢管的 热阻,为什么?解:石棉保温层和钢管在每米长度方向上
2、产生的热阻分别为:2-3试求通过如图3-108所示的复合壁的热流量。假设热流是一维的;已知各材料的导热系数为:入a=1.2、入b=0.6、入c=0.3、入D=0.8w/m?Co2-4平壁表面温度tw1=450 C,采用石棉作为保温层的热绝缘材料,导热系数入=0.094+0.000125t,保温层外表面温度 tw2=50C,若要求热损失不超过340w/mC,则保温层的厚度应为多少?解:平壁的平均温度为:即保温层的厚度应至少为147mm2-5浇注大型混凝土砌块时,由于水泥的水化热使砌块中心温度升高而导致幵裂,因此,砌块 不能太大。现欲浇注混凝土墙,水泥释放水化热为100w/m3,混凝土导热系数为1
3、.5W/mC,假设两壁 温度为20C,限制墙中心温度不得超过50r。试问 墙厚不得超过多少米?解:由于墙的两侧温度相等,所以墙内的温度 分布为2-6一电炉炉膛长X宽X高 =250X 150X 100mm炉衬为230mm厚的轻质粘土 砖(密度为800kg/m3)。已 知内壁平均温度为900C,炉体外表面温度 为80 C。试求此电炉的散热量。解:通过该电炉的散热量可以表示为:将该电炉视为中空长方体,则其核算面积为:2-7有两根用同样材料制成的等长度水平横管,具有相同的表面温度,在空气中自然散热,第 一根管子的直径是第二根管子直径的 10倍,如果 这 两根管子的(GrPr)值均在103109之间,且
4、可用准数方程式 Nub=0.53Grb。试求两根管子的对流换0.25热系数比值和热损失的比值。解:对于与圆管进行对流换热的情形,空气的由于横管的表面温度相同,并且空气温度相同,所以m均相等,可得2-8根据隧道窑模型实验,确定了圆柱形料垛对流换热系数的准数方程式为:Nuf=0.0146Ref0.85 。 现用空气强制冷却圆柱形料垛,空气温度为20C,空 气流速为1.28m/s,料垛直径为0.118m。试求圆柱形 料垛 对空气的对流换热系数。解:查得空气在20 C时的物性参数为:第3页2-9 一条半圆拱式烟道,长 10m,烟道内宽800mm两侧墙高300mm拱高400mm今有烟气以1800Nm3/
5、h的流量通过该烟道,已知烟气平均温度 为350 C,烟道内壁面平均温度为 240 C,试求烟气对 壁面的对流换热 系数及传热量。解:烟道的截面积和周 长分别为:2-1060C的水进入一内径为25.4mm的管子,水的流速为2cm/s。试计算水的出口温度(已知管长3m,管壁温度恒 定为80C)解:设水出口处的温度为70C,则水的定性温度为:查得水的物性参数为:与原假设相差不大,所以可以认为水的出口温度为 72.8 C。如果要求 的精确度更高,可以再假设水的 出口温度为71.4 C,继续进行计算,直 到满意为 止。2-11两无限大平面,其表面温度分别为 20C及600C,黑度均为0.8,在这两块平面
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