第六章傳熱習題
熱傳導6-1. 如圖所示，某工業爐的爐壁由耐火磚λ1= 1.3w/(m·k)、絕熱層λ2 = 0.
18w/(m·k)及普通磚λ3= 0.93w/(m·k)三層組成。爐膛壁內壁溫度1100℃，普通磚層厚12cm, 其外表面溫度為50℃。
通過爐壁的熱損失為1200w/m2, 絕熱材料的耐熱溫度為900℃。求耐火磚層的最小厚度及此時絕熱層厚度。
設各層間接觸良好，接觸熱阻可以忽略。
解： ℃
6-2. 如圖所示，為測量爐壁內壁的溫度，在爐外壁及距外壁 1/3 厚度處設定熱電偶，測得 t2=300℃, t3 =50℃。求內壁溫度 t1 。設爐壁由單層均質材料組成。
解： ℃
6-3. 某火爐通過金屬平壁傳熱使另一側的液體蒸發，單位面積的蒸發速率為0.048kg/（m2·s），與液體交界的金屬壁的溫度為110℃。
時間久後，液體一側的壁面上形成一層2mm厚的汙垢，汙垢導熱係數λ=0.65w/(m·k)。
設垢層與液面交界處的溫度仍為110℃，且蒸發速率需維持不變，求與垢層交界處的金屬壁面的溫度。液體的汽化熱r=2000kj/kg。
解： ℃
6-4. 為減少熱損失，在外徑φ150mm的飽和蒸汽管道外覆蓋保溫層。已知保溫材料的導熱係數λ=0.
103+0.000198t(式中t為℃)，蒸汽管外壁溫度為 180℃，要求保溫層外壁溫度不超過 50℃,每公尺管道由於熱損失而造成蒸汽冷凝的量控制在 1×10-4kg/(m·s)以下，問保溫層厚度應為多少？
解：查180℃水蒸汽
w/(m﹒℃)
*6-5. 如圖所示，用定態平壁導熱以測定材料的導熱係數。將待測材料製成厚δ、直徑120mm的圓形平板，置於冷、熱兩表面之間。
熱側表面用電熱器維持表面溫度t1=200℃。冷側表面用水夾套冷卻，使表面溫度維持在t2 =80℃。電加熱器的功率為40.
0w。由於安裝不當，待測材料的兩邊各有一層0.1mm的靜止氣2層λ氣= 0.030w/(m·k)，使測得的材料熱導率λ′與真實值λ不同。不計熱損失，求測量的相對誤差，即
解：*6-6. 通過中空球壁導熱的熱流量q可寫成形式。
試證： (式中a1、a2 分別為球壁的內、外表面積
解：定態傳熱q為恆值
*6-7. 有一蒸汽管外徑25mm，管外包以兩層保溫材料，每層厚均為25mm。外層與內層保溫材料的熱導率之比為，此時的熱損失為q。
今將內、外兩層材料互換位置，且設管外壁與外層保溫層外表面的溫度均不變，則熱損失為q′。求q′/q，說明何種材料放在裡層為好。
解：互換前
互換後：
依據計算可知熱導率小的材料在裡層熱損失小。
對流給熱
6-8. 在長為3m，內徑為53mm的管內加熱苯溶液。苯的質量流速為172kg/(s·m2)。
苯在定性溫度下的物性資料如下：μ=0.49mpa·s；λ=0.
14w/(m·k)；cp=1.8kj/(kg·℃)。試求苯對管壁的給熱係數。
解： 加熱苯溶液，b=0.4
w/(m2·k)
6-9. 在常壓下用列管換熱器將空氣由200℃冷卻至120℃，空氣以3kg/s的流量在管外殼體中平行於管束流動。換熱器外殼的內徑為260mm，內有φ25×2.
5mm鋼管38根。求空氣對管壁的給熱係數。
解：空氣定性溫度為：℃，查常壓下160℃物性資料，
ρ=0.815 kg/m3；μ=2.45×10-5pa·s；λ=3.637×10-2w/(m·k)；cp=1.017kj/(kg·k)；pr=0.682
kg/(s·m2)
空氣由200℃冷卻至120℃，b=0.3
w/(m2·k)
6-10. 油罐中裝有水平蒸汽管以加熱罐內重油，重油的平均溫度tm=20℃，蒸汽管外壁溫度tw=120℃，管外徑為60mm。已知在定性溫度70℃下重油的物性資料如下：
ρ=900kg/m3；cp=1.88kj/(kg·℃)；λ=0.174w/(m·℃)。
運動粘度ν=2×10-3 m2 /s, β=3×10-4 k-1。試問蒸汽對重油的熱傳遞速率w/m2為多少?
解：大容積自然對流：
查表得：a=0.54；b=0.25
w/(m2·℃)
w/m2
6-11. 室內水平放置兩根表面溫度相同的蒸汽管，由於自然對流兩管都向周圍空氣散失熱量。已知大管的直徑為小管直徑的10倍，小管的(gr·pr)=109。
試問兩管道單位時間、單位面積的熱損失比值為多少？
解：大容積自然對流：
兩管直徑不同，與特徵尺寸管徑有關，
依據大管和小管gr·pr查表：a=0.135；b=1/3
冷凝給熱
6-12. 飽和溫度為100℃的水蒸氣在長3m、外徑為0.03m 的單根黃銅管表面上冷凝。
銅管豎直放置，管外壁的溫度維持96℃，試求：（1）每小時冷凝的蒸汽量；（2）又若將管子水平放,冷凝的蒸汽量又為多少？
解：（1）飽和溫度為100℃的水蒸氣，r=2258.4kj/kg，定性溫度為98℃，查水：
ρ=960kg/m3；μ=0.290mpa·s；λ=0.682w/(m·℃)。
w/(m2·k)
，為層流。
（2）將管子水平放置，特徵尺寸為直徑。
w/(m2·k)
傳熱過程計算
6-18. 熱氣體在套管換熱器中用冷水冷卻，內管為φ25×2.5mm鋼管，熱導率為45w/(m·k)。
冷水在管內湍流流動，給熱係數α1=2000w/(m2·k)。熱氣在環隙中湍流流動，α2 =50w/(m2·k)。不計垢層熱阻，試求：
(1)管壁熱阻佔總熱阻的百分數；(2) 內管中冷水流速提高一倍，總傳熱系數有何變化？(3)環隙中熱氣體流速提高一倍，總傳熱系數有何變化？
解：(1) 以外表面為基準：
m2·k/ w
w/(m2·k)
m2·k/ w
管壁熱阻佔總熱阻的百分數：
(2) 內管中冷水流速提高一倍， w/(m2·k)
w/(m2·k)
總傳熱系數變化很小。
(3)環隙中熱氣體流速提高一倍， w/(m2·k)
w/(m2·k)
總傳熱系數變化很大。提高k值，應提高較小的α值。
6-19. φ68×4mm的無縫鋼管，內通過0.2mpa(表壓)的飽和蒸汽。
管外包30mm厚的保溫層λ=0.080w/(m·k)，該管設定於溫度為 20℃的大氣中，已知管內壁與蒸汽的給熱係數α1=5000w/(m2·k)，保溫層外表面與大氣的給熱係數α2=10w/(m2·k)。求蒸汽流經每公尺管長的冷凝量及保溫層外表面的溫度。
解：忽略管壁熱阻，以保溫層外表面為基準：
w /(m2·k)
查0.2mpa(表壓)的飽和蒸汽，溫度t=134℃，r=2168.3kj/kg
w/m℃
6-20. 外徑1.2m的球形貯罐內放-196℃的液氮，罐外覆以λ=0.
02w/(m·k)的絕熱材料以減少向大氣的冷量損失。保溫層外壁的溫度不低於28 ℃，以免露水凝結。大氣溫度為32℃，大氣與保溫層外壁的給熱係數為12 w/(m2·k)， 罐內液氮對壁的給熱熱阻以及罐壁的熱阻均可忽略，計算絕熱材料應有的厚度。
注：球壁導熱公式參見題6。
解： ，絕熱材料應有的厚度。
6-21. 用不同的水流速度對某列管式冷凝器作了兩次試驗，第一次冷凝器是新的，第二次冷凝器已使用過一段時期之後。試驗結果如表所示。
表中傳熱系數均以外表面為基準。管子尺寸為φ28×2.5mm，熱導率為45w/(m ·℃)。
水在管內流動是高度湍流，飽和蒸汽在管外冷凝。兩次實驗條件相同。試求：
(1)第一次試驗中，管外給熱係數α1，以及當水速為2m/s時管內給熱係數α2；(2)試分析在相同的水流速下，兩次實驗的傳熱系數數值不同的原因，並得出定量計算的結果。
解：(1)
w/(m2·k) w/(m2·k)
w/(m2·k)
(2)m2·k/ w
*6-22. 一內徑為 0.34m 的空心球形鋼殼容器，其內壁表面溫度為38℃，外壁外面用 100℃熱水加熱。
鋼殼的熱導率為45w/(m·℃)，熱水對外壁的給熱係數α=500 w/(m2·℃)，試計算鋼殼厚度是多少mm時傳熱速率達最大值？最大傳熱速率為多少？
解： 傳熱速率達最大時，r最小。對r求導數：
取導數mw6-23. 某列管冷凝器內流冷卻水，管外為有機蒸汽冷凝。在新使用時冷卻水的進、出口溫度分別為20℃與30℃。
使用一段時期後，在冷卻水進口溫度與流量相同的條件下，冷卻水出口溫度降為26℃。求此時的垢層熱阻。已知換熱器的傳熱面為16.
5m2，有機蒸汽的冷凝溫度80℃，冷卻水流量為2.5kg/s。
解：定性溫度：℃，cp1=4.179 kj/(kg·℃)
℃w/(m2·℃)
℃w/(m2·℃)
m2·℃/ w
6-24. 某列管式加熱器由多根φ25×2.5mm的鋼管所組成，將苯由20℃加熱到55℃，苯在管中流動，其流量為每小時15噸，流速為0.
5m/s。加熱劑為 130℃的飽和水蒸汽，在管外冷凝。苯的比熱cp=1.
76kj/(kg·℃)，密度為858kg/m3。已知加熱器的傳熱系數為700 w/(m2·℃)，試求此加熱器所需管數n及單管長度l。
解：一根鋼管中流量： kg/ s ℃m
*6-25. 某氣體混合物(比熱及熱導率均未知)以90kg/h的流量流過套管換熱器的內管，氣體的溫度由38℃被加熱到138℃。內管內徑為53mm，外管內徑為78mm，壁厚均為2.
5mm，管外為蒸汽冷凝使管內壁溫度維持在150℃。已知混合氣體粘度為0.027mpa·s，其普朗特數pr=1，試求套管換熱器的管長。
解：*6-26. 如圖所示，傳熱面相等的兩台換熱器, 用冷水將油從138℃冷卻至 93℃，冷水進入第一換熱器的流量為 2.5kg/s，溫度t1=25℃，出口t2=50℃。
將此股水流中抽出 0.62kg/s 水移作它用，餘下的水進入第二個換熱器，冷水出口t3=65℃。設兩個換熱器的傳熱系數均為450 w/(m2·℃)，油的比熱cp=2.
1 kj/(kg·℃)。求兩換熱器的傳熱面積，及油的流量。
解：第一換熱器，定性溫度為37.5℃，cp21=4.174kj/(kg·℃)
第二個換熱器，定性溫度為57.5℃，cp22=4.177 kj/(kg·℃)
kg/s
傳熱面相等
1）2）
聯立（1）、（2），℃，℃。
kg/s， kg/s
換熱器的傳熱面積 m2
油的流量 kg/s
*6-27. 用一單程列管換熱器以冷凝1.5kg/s 的有機蒸汽，蒸汽在管外冷凝的熱阻可以忽略，冷凝溫度 60℃，汽化熱為395kj/kg。
管束有n根φ25×2.5mm的鋼管組成，管內通入t1=25℃的河水作冷卻劑, 不計垢層及管壁熱阻, 試計算：(1)冷卻水用量(選擇冷水出口溫度)；(2)管數n與管長 l(水在管內的流速可取1m/s左右)；(3)若保持上述計算所得的總管數不變，將上述換熱器製成雙管程投入使用，冷卻水流量及進口溫度仍維持設計值，求操作時有機蒸汽的冷凝量。
第六章答案
確保會計資料真實可靠。通過財產清查，可以查明各項財產物資的實存數，將實存數與賬存數進行核對，如果發現不符，確定盤盈或盤虧數，及時調整賬簿記錄，使得賬實相符，以保證賬簿記錄的真實正確，為經濟管理提供可靠的資料資料。保護財產物資的安全完整。財產清查是會計核算的一項專門方法，又是一項行之有效的會計監督措施...
第六章習題答案
第六章梁的彎曲內力 習題6 1 a 求指定截面的內力。答題要點 1 計算2 2截面內力 a 用2 2在圖示位置截開桿件，取左段分析，左段截面上剪力和彎矩分別用q2 m2代替，受力圖如圖 a b 根據靜力平衡條件計算q2 m2值 fy 0 3kn m 2m q2 0 mc 0 3kn m 2m 1m ...
第六章第六章財務計畫
6.1 資金 投資比例餅圖 希吉雅食品責任 成立初期，準備籌集資金100萬元。發起人自投60萬元，申請大學生創業貸款30萬元,10萬元尋求投資，企業固定資產作投資160萬元，向銀行貸款100萬元。共計註冊資本360萬元。投資比例如圖所示 圖8 1 投資比例 創業自籌資金由創業者個人以其個人名義籌集的...