第4章 传热
4-1、燃烧炉的平壁由下列三种材料构成: 耐火砖的热导率为,K m
W 05.111
--⋅⋅=λ
厚度 mm 230=b ；绝热砖的热导率为11K m W 151.0--⋅⋅=λ；普通砖的热导率为11K m W 93.0--⋅⋅=λ。若耐火砖内侧温度为C 10000 , 耐火砖与绝热砖接触面最高温度为C 9400 ,绝热砖与普通砖间的最高温度不超过C 1300 (假设每两种砖之间接触良好界面上的温度相等) 。试求：（1）绝热砖的厚度。绝热砖的尺寸为：mm 230mm 113mm 65⨯⨯; (2) 普通砖外测的温度。普通砖的尺寸为：mm 240mm 1200mm 5⨯⨯。(答： ⑴m 460.02=b ；⑵C 6.344︒=t )
解：⑴第一层：
1
1
2
1λb t t A Q -= 第二层：
223
2λb t t A
Q -= ⇒
()()3222
2111
t t b t t b -=-λλ
⇒()()130940151.0940100023.005
.12
-=-b ⇒m 446.02=b
因为绝热砖尺寸厚度为mm 230，故绝热砖层厚度2b 取m 460.0，
校核：
()()3940460.0151.0940100023.005
.1t -=- ⇒C 3.1053︒=t ；
⑵
()()433
3211
1
t t b t t b -=-λλ
⇒C 6.344︒=t 。
4-2、某工厂用mm 5mm 170⨯φ的无缝钢管输送水蒸气。为了减少沿途的热损失，在管外包两层绝热材料：第一层为厚mm 30的矿渣棉，其热导率为11K m 0.065W --⋅⋅ ;第二层为厚mm 30的石棉灰，其热导率为11K m 0.21W --⋅⋅。管内壁温度为C 3000，保温层外表面温度为C 400。管道长m 50。试求该管道的散热量。无缝钢管热导率为11K m 45W --⋅⋅ （答：kW 2.14=Q ）
解：已知：11棉K m 0.065W --⋅⋅=λ，11
灰K m 0.21W --⋅⋅=λ
查表得：11
K m W 54--⋅⋅=钢λ
()3
4323212141ln 1ln 1ln 12d d d d d d t t l
Q λλλπ++-= 其中：
0606.016
.017.0ln ln 12==d d ，
302.017
.023.0ln ln 23==d d ， 231.023
.029.0ln ln
34==d d
()1m W 28421
.0231.0065.0302.0450606.0403002-⋅=++-=πl
Q ， kW 2.14W 1042.1502844
=⨯=⨯=Q 。
4-3、冷却水在mm 1mm 19⨯φ，长为m 0.2的钢管中以1s 1m -⋅的流速通过。水温由88K 2升至K 298。求管壁对水的对流传热系数。 (答：12K m 4260W --⋅⋅)
解：设为湍流
水的定性温度K 2932
298
288=+=
t ， 查表得：1
1C kg kJ 183.4--︒⋅⋅=p c ，
11K m W 5985.0--⋅⋅=λ， s Pa 10
004.13
⋅⨯=-μ，
3
m kg 2.998-⋅=ρ， m 2=l ，m 017.0=d ， 507.117017
.02
>==d
l
， 4
46101069.110
004.12.9981017.0Re >⨯=⨯⨯⨯==-μρdu 与假设相符， 01.75985
.010004.110183.4Pr 3
3=⨯⨯⨯==-λμp c ， 4.08.0Pr Re 023
.0d
λ
α=
()
()124
.08.04K m W 426001.71069.1017
.05985.0023.0--⋅⋅=⨯=。
4-4、空气以1s 4m -⋅的流速通过一mm 75.3mm 5.75⨯φ的钢管，管长20m 。空气入口
温度为C 320，出口为C 680。试计算空气与管壁间的对流传热系数。如空气流速增加一倍。其它条件不变，对流传热系数又为多少？（答：12K m 18.3W --⋅⋅ ，12K m W 7.31--⋅⋅）
解：设为湍流
空气的定性温度C 50268
32︒=+=
t ， 查表得：1
1C kg kJ 005.1--︒⋅⋅=p c ，
1
12K m W 1083.2---⋅⋅⨯=λ，
s Pa 10
96.15
⋅⨯=-μ，
3
m kg 093.1-⋅=ρ，
m 20=l ，mm 6875.325.75=⨯-=d ，
50294068
.020
>==d
l
， 4
451010517.110
83.2093.14068.0Re >⨯=⨯⨯⨯==-μρdu 与假设相符，
698.010
83.21096.110005.1Pr 253=⨯⨯⨯⨯==--λμ
p c ， 4.08.0Pr Re 023
.0d
λ
α=
()()
124
.08
.042
K m W 3.18698.010517.1068
.01083.2023
.0---⋅⋅=⨯⨯=，
当u u 2='时
128.08.04.08.0K m W 7.3123.182Pr e R 023.0--⋅⋅=⨯=⋅='='αλ
αd
。
()1
214.031
K m W 1990555.0302.020097602.0293.086.1--⋅⋅=⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯=。
4-5、有一套管式换热器，外管尺寸为mm 5.2mm 38⨯φ，内管为mm 5.2mm 25⨯φ的钢管，冷水在管内以1s 0.3m -⋅的流速流动。水进口温度为C 200，出口为C 400。试求管壁对水的对流传热系数。（答：12K m 1640W --⋅⋅）
解：设为湍流
水的定性温度C 302
40
20︒=+=
t ， 查表得：1
1C kg kJ 174.4--︒⋅⋅=p c ，
11K m W 618.0--⋅⋅=λ， s Pa 10
5.8016
⋅⨯=-μ，
3
m kg 7.995-⋅=ρ， 46
10745610
5.8017
.9953.002.0Re <=⨯⨯⨯=
=
-μ
ρ
du 与假设不符，为过度流， 41.5618
.0105.80110174.4Pr 6
3=⨯⨯⨯==-λμp c ， 4.08.0Pr Re 023.0d λ
α=湍
()()124.08.0K m W 175341.5745602.0618
.0023.0--⋅⋅==，
9358.07456
1061Re 10618
.05
8.05=⨯-=⨯-=f ， 12K m W 164017539358.0--⋅⋅=⨯=⋅=湍过ααf 。
4-6、现测定套管式换热器的总传热系数，数据如下：甲苯在内管中流动，质量流量为
1h 5000kg -⋅，进口温度为C 800，出口温度为C 500；水在环隙中流动，进口温度为C 150，
出口为C 300。逆流流动。冷却面积为2
m 5.2。问所测得得总传热系数为若干？ （答：12K m 737W --⋅⋅ ）
解：甲苯的定性温度C 65250
80︒=+=
t ， 查表得：1
1C kg kJ 88.1--︒⋅⋅=p c ，
()()kW 3.7850801088.13600
5000
321=-⨯⨯⨯=
-=t t Gc Q p ， C 50308021︒=-=-T t ，
