热工基础11-12章部分参考答案及例题

补充例题： 一电炉的电功率为1kW，炉丝温度847℃，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。若炉丝的发射率为0.95，则炉丝的长度又是多少？

AEbT 解：∵ 0.96 ∴ 2rlCo0.96W

W1004 l10.96WTdC010040.9610003.425m

0.0015.6711.243.425m

若 0.95，

AEbl3.4250.96；l213.601m W0.950.9511.7 用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃，炉墙温度为600℃。若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=50W/(m2·℃)，热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。

已知：t1 = 800℃，tw = 600℃, h=50 W/（m2.℃），ε1= 0.8 求：tf =？

解：本题可由热平衡法求解。

4) 热辐射： ∵ A1<∴ TfT11b(T14Tw4)1748.6K1475.6℃

h为减少测量误差，可利用以下措施：

① 减少1（采用磨光热电偶表面的方法，但往往由于生锈和污

染而降低效果）；

② 提高接点处的h值（可采用抽气装置来加大流速）； ③ 管外敷以绝热层，使Tw↑； ④ 加设遮热罩（遮热罩两端是空的，使废气能与接点接触）。

接点与壁面之间有辐射换热，其辐射换热

量即为接点的热损失，这一损失，应通过废气对接点的对流换热进行补偿。

第十二章 传热过程和换热器热计算基础

12.1 冬季室内空气温度tf1=20℃，室外大气温度tf2=―10℃，室内空气与壁面的对流换热系数h1=8W/(m2·℃)，室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/(m2·℃)，已知室内空气的结露温度td=14℃，若墙壁由λ=0.6W/(m·℃) 的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？

解：传热问题热阻网络：

热流密度 qtf1tf2RC1RRC2tf1tf211h1h2 （1） 若墙壁内壁面温度t=td=14℃时会结露，由于串联热路中q处处相等，所以 qtw1tf2RRC2tw1tf21h2 （2） （1）、（2）联立求解，可求得q和墙的厚度δ。 12.5 一直径为2mm、表面温度为90℃的导线，被周围温度为20℃的空气冷却，原先裸线表面与空气的对流换热系数h=22W/(m2·℃)。如果在导线外包上厚度为4mm的橡胶绝缘层，其导热系数λ=0.16W/(m·℃)，绝缘层外表面与空气的对流换热系数h=12W/(m2·℃)，若通过导线的电流保持不变，试求包上橡胶绝缘层后的导线温度tw及该导线的临界绝缘直径dc。

解：未包绝缘层时，每米导线对空气的传热量为：

qtwtf210322(9020)3.081h1d1W

由于包上绝热层后电流保持不变，则传热量亦不变。即：

twtfq3.08W

11d2lnh2d22d1其中：tf20℃；h212W/(m2℃)；d2(28)103m；d12103m

0.16W/(m℃)

则得：tw33.36℃＜90℃ 临界直径dc2ins20.162.6102m h212导线直径远小于dc，所以包裹绝缘层后有利于散热。

12.9 设计一台1―2型壳管式换热器，要求把体积流量为40m3/h的透平油（密度ρ1=880kg/m3，cp1=1.95 kJ/(kg·K)）从57℃冷却到45℃。冷却水在管内流动，进入换热器的温度为32℃，温升不大于4℃，查表得到cp,24.174kJ/(kgK)。油在管外流动。若水侧和油侧的对流换热系数分别为5000W/(m2·℃)和400W/(m2·℃)，计算冷却水流量和所需的换热面积。

解：传热量qm,1cp,1t1't1''qv,11cp,1t1't1''

408801.95(5745)228.8kW 3600 冷却水流量qm,2qm,1cp,1t1't1''cp,2t2''t2'qv,11cp,1t1't1''cp,2t2''t2'

228.813.70kg/s

4.17436321—2型壳管式换热器属混合流，查图得0.97 对数平均温差 tmtmaxtmin(5736)(4532)16.181℃ tmax(5736)lnlntmin(4532)则tm16.181℃。 总换热系数K111h1h21114005000370.37W/(m2℃)

所需换热面积： AKtm228.8100038.18m2

370.3716.181