410 likes | 495 Vues
传热部分复习题. 基本公式. 热量恒算式: 用以确定热负荷. 两侧无相变:. 饱和冷凝,或饱和蒸发:. 有相变且温度有变化:. 单侧传热的热量恒算式: 用以计算壁温. 1 、逆流或并流时的平均温差. 逆流. 并流. 2 、错流和折流时的平均温差. 简单折流. 错流. 复杂折流. 错流或折流时的平均温差,通常是先按逆流求算,然后再根据流动型式加以修正. 式中. 总传热系数计算式:. 以“ 1” 侧为基准的总传热系数(即: A=A 1 ). 注: 基准不同,计算出的总传热系数不同. 对于圆管:. 当间壁为平壁,或管壁很薄或管径较大时,各面积相等或近似相等.
E N D
基本公式 热量恒算式:用以确定热负荷 两侧无相变: 饱和冷凝,或饱和蒸发: 有相变且温度有变化:
1、逆流或并流时的平均温差 逆流 并流
2、错流和折流时的平均温差 简单折流 错流 复杂折流
错流或折流时的平均温差,通常是先按逆流求算,然后再根据流动型式加以修正错流或折流时的平均温差,通常是先按逆流求算,然后再根据流动型式加以修正 式中
总传热系数计算式: 以“1”侧为基准的总传热系数(即:A=A1) 注:基准不同,计算出的总传热系数不同
对于圆管: 当间壁为平壁,或管壁很薄或管径较大时,各面积相等或近似相等
单层平壁导热速率方程式 多层平壁导热速率方程式
2.一红砖平面墙厚度为500mm,一侧壁面温度为200℃,另一侧壁面温度为30℃,红砖的导热系数可取为0.57W/m·(℃)。2.一红砖平面墙厚度为500mm,一侧壁面温度为200℃,另一侧壁面温度为30℃,红砖的导热系数可取为0.57W/m·(℃)。 求: (1)通过平壁的热传导通量q。 (2)平壁内距离高温侧350mm处的温度,℃。
3、某炉壁由下列三种材料组成,内层是耐火砖,λ1=1.4W/(m·℃),b1=230mm;中间是保温砖, λ1=0.15W/(m·℃),b2=115mm;最外层是建筑砖, λ3=0.8W/(m·℃),b3=230mm,。今测得其内壁温度t1=900℃,外壁温度t4=80℃。求: (1)通过炉墙单位面积的热损失W/m2。 (2)各层的温差。 (3)各层接触面的温度。(假设各层接触良好)
4.某平炉的壁面由下列三种材料组成,内层是耐火砖,λ1=1.07W/(m·℃),b1=200mm;中间是绝缘砖, λ1=0.14W/(m·℃),b2=115mm;最外层是钢板, λ3=45W/(m·℃),b3=6mm,。今测得其内壁温度t1=1150℃,外壁温度t4=30℃。求: (1)导热的通量q,W/m2,实验测得的结果为300W/m2。 (2)若计算结果与实验结果不符,分析原因并计算附加热阻。
单层圆筒壁的导热速率 与r(位置)无关 热流密度: 与r(位置)有关
三层圆筒壁的导热速率 多层圆筒壁的导热速率
【计算题】 • 1、已知一外径为75mm,内径为55mm的金属管,输送某一热的物流,此时金属管内表面温度为 120℃,外表面温度为115℃,每米管长的散热速率为4545 W/m,求该管材的导热系数。为减少该管的热损失, 外加一层石棉层(导热系数为0.15W/(m2·K) )此时石棉层外表面温度为10℃, 而每米管长的散热速率减少为原来的3.87%,求石棉层厚度及钢管和石棉层接触面处的温度。
(2) 设外加石棉层厚度为δ,则: 解得: (石棉层厚度)
(3) 设钢管和石棉层接触面间的温度为 则: 解得:
5.有一蒸汽管外径为25mm,管外包以两层保温材料,每层厚度均为25mm,外层与内层保温材料的导热系数之比为λ2/λ1=4,此时的热损失为QL。今将内外两层材料互换位置,且设管外壁与保温层外表面的温度均不变,则热损失为QL´。求QL´ / QL,并通过计算结果说明何种材料放在里层为好。
对流传热: 无相变: (1)对于低粘度流体: 当流体被加热时,n=0.4, 当流体被冷却时,n=0.3。
【例】水以一定流速在直管中作湍流流动,若管壁温度不变为350K,水的进出口温度分别为290K及295K,若水的流速增加一倍,则水的出口温度变为多大?【例】水以一定流速在直管中作湍流流动,若管壁温度不变为350K,水的进出口温度分别为290K及295K,若水的流速增加一倍,则水的出口温度变为多大?
解:求 已知: 水湍流流动,需对水侧作热量恒算可求 一般情况,水的进出口温差小于10℃,那么温度对物性参数影响较小,因此可以认为水的物性参数保持不变。
由题意知, 流速改变前: (1) 流速改变后: (2)
则 因物性参数不变,则:
3、强制层流 应用范围:Re<2300;Pr>0.6。
(二)流体在管外作强制对流 1、流体在管束外横掠流动
2 流体在换热器壳程(装有挡板)的传热 (1)Re=3×104~12×104时 (2)Re=2×103~1×106时
五、流体有相变化时的对流传热系数 (一)蒸汽泠凝的对流传热 1、 蒸汽冷凝的方式 (1) 膜状冷凝: (2) 滴状冷凝:给热系数约为膜状冷凝的5~10倍甚至更高。 比较难以实现
泡状沸腾 膜状沸腾 自然对流 自然对流:△t 较小≤5℃,α与q 都比较低; 泡核沸腾或核状沸腾: △t >> 5~25℃,α与q 都急剧增大; 膜状沸腾: △t > 25℃,不稳定, α与q 急剧下降 临界点
【选择题】在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面判断合理的是:甲:传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。乙:换热器总传热系数等于热空气侧的对流传热系数【选择题】在列管式换热器中,用饱和蒸汽加热空气,下面判断合理的是:甲:传热管的壁温将接近加热蒸汽温度。乙:换热器总传热系数等于热空气侧的对流传热系数 • A. 甲、乙均合理 B.甲、乙均不合理 • C. 甲合理,乙不合理 D.乙合理,甲不合理
【填空题】 • 间壁换热器中总传热系数K的数值接近于热阻【 】(大、小)一侧的值。间壁换热器管壁温度tW接近于值【 】(大、小)一侧的流体温度。由多层等厚平壁构成的导热壁面中,所用材料的导热系数愈小,则该壁面的热阻愈【 】(大、小),其两侧的温差愈【 】(大、小)
【填空题】 • 厚度不同的三种材料构成三层平壁,各层接触良好,已知b1>b2>b3,导热系数1<2<3,在稳定传热过程中,各层热阻之间的关系为: (R1、 R2、 R3),各层导热速率Q1、 Q2、Q3之间的关系为:
6 在一单程逆流列管换热器中用水冷却空气,两流体的进口温度分别为20℃和110℃。在换热器使用的初期,冷却水及空气的出口温度分别为45℃和40℃,使用一年后,由于污垢热阻的影响,在冷热流体的流量和进口温度不变的情况下,冷却水出口温度降至38℃,试求:(1)空气出口温度为多少?(2)总传热系数为原来的多少倍?(3)若使冷却水加大一倍,空气流量及两流体进口温度不变,冷热流体的出口温度各为多少?(水>>空气)(4)冷却水流量加大后,换热器的传热速率有何变化?变为多少? 使用初期 使用一年后 110℃ 40℃ 110℃ 45℃ 20℃ 38℃ 20℃
【例】在由碳钢管组成的废热锅炉中,管内通入高温气体,进口500 ℃ ,出口400 ℃ 。管外为p=1MPa压力的水沸腾。已知高温气体对流传热系数α1=250 W/(m2·℃),水沸腾的对流传热系数α2=1000 W/(m2·℃)。忽略污垢热阻。试求管内壁平均温度Tw以及管外壁平均温度tw。 • {p=1MPa时,水 的饱和温度为t=180 ℃; • 碳钢热导率为45 Wm-2 ℃-1}
【思路】 选用公式: 先求出: 将上式变形: 避免了求面积 其中: