2食品工程专业传热作业解答

1 第二章 传热 (P78) 1. 一食品冷藏室由内层19mm 厚的松木，中层为软木，外层为51mm 厚的混凝土所组成，内壁面温度为－17.8℃，混凝土外壁面温度为29.4℃。松木、软木和混凝土的平均导热率分别为0.151，0.0433，0.762W/(m·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m2。求所需软木的厚度及松木和软木接触面处的温度。 解：根据题意作出示意图 （1）求软木的厚度（中间层） 根据三层平壁的导热公式： sbsbsbttQ33221141 33221141bbbttSQ 已知 2/1 5mWSQ ，t1=29.4℃，t2=－17.8℃， b1=51mm=0.051m，b3=19mm=0.019m )/(7 6 2.01KmW,)/(0 4 3 3.02KmW, )/(1 5 1.03KmW 将上述已知条件代入三层平壁导热公式： 1 5 1.00 1 9.00 4 3 3.07 6 2.00 5 1.08.1 74.2 91 52b t2 t1 t3 t4 b1 b2 b3 2 t2 r1 r2 t1 求得：b2=0.128m=128mm （2）求松木和软木接触面处的温度（t3） 3343bttSQ 将上述已知条件代入上式： 1 5 1.00 1 9.08.1 71 53t 解得：t3=-15.9℃ 答：（1）软木的厚度为128mm； （2）松木和软木接触面处的温度为-15.9℃ 2．为减少热损失，在外径为150mm 的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的热导率λ＝0.103＋0.000198T（式中T 为℃），蒸汽管外壁温度为180℃，要求保温层外壁温度不超过50℃，每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4kg/(m·s)以下，问保温层应为多少？（计算时可假定蒸汽在180℃下冷凝）。 解：依题意作出示意图 每米管道热损失为: sWrrlnttLQ ）（）（12212 已知：t1＝1 8 0℃，t2＝50℃，r1＝150mm/2＝0.075m Ws=1×10-4 kg/m·s 取管壁得平均温度为定性温度，则： t=（t1+t2）/2=(180+50)/2=115℃ 将定性温度代入保温材料的热导率关系式，求λ ： λ=0.103+0.000198× 115=0.12577 (W/m·K) 查表得：180℃蒸汽的气化热=2019.3 kJ/kg 将上述已知数据代入管道热损失关系式： sWrrlnttLQ ）（）（12212 3 4321011032019075050180125570141532..rln..）（）（ 解上式，得： r2=0.125 (m) 因此，最小保温壁厚: b＝r2－r1＝0.125m－0.075m=50mm 答：保温层厚度应不小于50mm。 附加题．有一蒸汽管外径为25mm，管外包有两层保温材料，每层厚均为25mm。外层与内层保温材料的热导率之比为5，此时的...