第四章习题2．燃烧炉的内层为460mm厚的耐火砖,外层为230mm厚的绝缘砖。若炉的内表面温度t1为1400℃,外表面温度t3为100℃。试求导热的热通量及两砖间的界面温度。设两层砖接触良好,已知耐火砖的导热系数为t0007.09.01,绝缘砖的导热系数为t0003.03.02。两式中t可分别取为各层材料的平均温度,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。解：设两砖之间的界面温度为2t，由23121212ttttbb，得222331223140010094946010/(0.90.000723010/(0.30.0003)22tttCtttt热通量2121689/14009490.40/0.970.00072ttqWm3．直径为mmmm360,钢管用30mm厚的软木包扎,其外又用100mm厚的保温灰包扎,以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110℃,绝热层外表面温度10℃。已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m·℃),试求每米管长的冷量损失量。解：每半管长的热损失，可由通过两层圆筒壁的传热速率方程求出：1332112211lnln22ttQrrLrr1100101601160lnln23.140.0433023.140.00076025/Wm负号表示由外界向体系传递的热量，即为冷量损失。4．蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层,设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置,假定其他条件不变,试问每米管长的热损失将改变多少?说明在本题情况下,哪一种材料包扎在内层较为适合?解：设外层的平均直径为2md，内层平均直径为1md，则212mmdd且212。由导热效率方程知：22111122mmmttbbbSdLdL1m1Q=bS1154mtdLb两层材料位置互换后：'1111122mmmtdLtQbbbdLdL所以：''51.254QqQq即：'1.25qq两层保温材料互换位置后，单位管长的热损失增加。说明在本题情况下，导热系数小的材料放在内层较为合适。6.在管壳式换热器中用冷水冷却油。水在直径为mmmm219的列管内流动。已知管内水侧对流传热系数为349OW/(m2·℃),管外油侧对流传热系数为258W/(m2·℃)。换热器在使用一段时间后,管壁两侧均有污垢形成,水侧污垢热阻为0.00026m2·℃/W,油侧污垢热阻为0.000176m2·℃/W。管壁导热系数λ为45W/(m·℃)。试求:(1)基于管外表面积的总传热系数;(2)产生污垢后热阻增加的百分数。解：（1）总传热系数0k00000011ssimiiikbdddRRddd2110.0021919190.0001760.00026258451715349015208/WmC（2）产生污垢后热阻增加的百分数为：190.0001760.000281510011.8.1190.0001760.00028208157：在并流换热器中,用水冷却油。水的进、出口温度分别为15℃和40℃,油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃,假设油和水的流量、进口温度及物性均不变,若原换热器的管长为1m。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。解：平均温度差为(15015)(10040)92.5.135ln60mtC由热量恒算可得：211240150.5.150100nphcpcWCttWcTT当油的出口温度降到80C时，由热量恒算：'2(15080)(15).npncpcQWcWct解得：'250.tC'(15015)(8050)0.135ln30mtC由传热速率方程分别可得：原换热器：(150100)92.5.npnmWckstkndL新换热器：''''(15080)70.7092.511.85.5070npnmWckstkndLLm8．重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动,两种油的初温分别为243℃和128℃;终温分别为167℃和157℃。若维持两种油的流量和初温不变,而将两流体改为逆流,试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下,流体的物性和总传热系数均不变化,换热器的热损失可以忽略。解：以上标'表示并流的情况。由传热速率方程和热量衡算：'''12211221'()()()()mnpncpcmnpncpcQktWcTTWcttQktWcTTWctt两式相除：'''''1221122112211221()()()()mmtTTttTTtttTTttTTtt（1）''122112212121()()(243167)(157128)47()()TTttTTTttttt而'12211221(243128)(167157)3115lnlnln10mtttttCtttt所以：212121ln47143tttttt解得：212.98.tt即：2222(243)2.98(128)2.98(128)243tTtT（2）由（1）式得：22222431671571280.38(243)128243128tTTt（3）由（2）、（3）式得：22161.3.155.4tCTC所以：2121(243161.3)(155.4128)49.71.093lnmtttCtt9．.在下列各种管壳式换热器中,某种溶液在管内流动并由20℃加热到50℃。加热介质在壳方流动,其进、出口温度分别为100℃和60℃,试求下...
