热工过程与设备习题解答
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一、单选题(每题2分,共20分)1. 热工设备的主要作用是什么?A. 提供动力B. 实现物料的热交换C. 产生热量D. 以上都是答案:B2. 热工设备的热效率是指什么?A. 热量利用率B. 能量利用率C. 功率利用率D. 以上都是答案:A3. 下列哪种热交换器属于间壁式?A. 列管式热交换器B. 板式热交换器C. 管壳式热交换器D. 湿壁式热交换器答案:A4. 在下列热交换过程中,属于逆流换热的是?A. 冷却水与加热水在套管式热交换器中换热B. 冷却水与加热水在列管式热交换器中换热C. 冷却水与加热水在板式热交换器中换热D. 冷却水与加热水在壳管式热交换器中换热答案:A5. 热工设备中,下列哪种泵属于离心泵?A. 柱塞泵B. 齿轮泵C. 离心泵D. 活塞泵答案:C6. 热工设备中,下列哪种阀门属于调节阀?A. 阀门B. 阀门C. 阀门D. 阀门答案:C7. 热工设备中,下列哪种传感器属于温度传感器?A. 压力传感器B. 流量传感器C. 温度传感器D. 位移传感器答案:C8. 热工设备中,下列哪种设备属于燃烧设备?A. 离心泵B. 热交换器C. 燃烧器D. 冷却塔答案:C9. 热工设备中,下列哪种设备属于风机?A. 离心泵B. 热交换器C. 风机D. 冷却塔答案:C10. 热工设备中,下列哪种设备属于泵?A. 离心泵B. 热交换器C. 风机D. 冷却塔答案:A二、多选题(每题3分,共30分)1. 热工设备的主要性能指标有哪些?A. 热效率B. 传热系数C. 压力损失D. 流量E. 温度答案:ABCDE2. 热交换器按结构形式可分为哪些类型?A. 列管式B. 板式C. 壳管式D. 湿壁式E. 管壳式答案:ABCE3. 热工设备中的燃烧设备有哪些?A. 燃烧器B. 烟囱C. 烟道D. 灰斗E. 风机答案:ACD4. 热工设备中的泵有哪些类型?A. 离心泵B. 柱塞泵C. 齿轮泵D. 活塞泵E. 混流泵答案:ABCD5. 热工设备中的传感器有哪些类型?A. 温度传感器B. 压力传感器C. 流量传感器D. 位移传感器E. 力传感器答案:ABCD三、判断题(每题2分,共20分)1. 热工设备的热效率越高,能源消耗越低。
四、问答题1、给水全程自动调节系统的任务是什么?答:给水全程自动调节系统的任务是在锅炉启动、停炉和正常运行过程中控制锅炉的给水量,以保证汽包水位允许的范围内变化,对锅炉的水循环和省煤器起保护作用。
2、300MW汽轮机TSI包括哪些参数的测量?答:转速、轴向位移、汽缸热膨胀、胀差、轴弯曲、轴承温度、推力瓦温度、轴振动、轴承振动等监视3、热电偶的误差来源主要有哪几个方面?答:热电偶的误差来源主要有下面四个方面:(1)分度误差:由于热电偶材料成分不符合要求和材料的均匀性差等原因,使热电偶的热电性质与统一的分度表之间产生分度误差。
(2)补偿导线所致误差:由于补偿导线和热电偶材料在100℃以下的热电性质不同将产生误差。
(3)参比端温度变化引起的误差:在利用补偿电桥法进行参比端温度补偿时,由于不能完全补偿而产生误差。
(4)由于热电偶变质,使热电性质变化而产生误差。
4、汽轮机交流润滑油泵连锁启动条件?答: 1)汽机转速低于2850r/min2)主油泵出口油压低于1.7MPa3)润滑油压低于0.069MPa5、汽轮机直流润滑油泵连锁启动条件?答: 1) 润滑油压低于0.059MPa2)润滑油压低于0.069MPa,且交流润滑油泵未联启6、对于测量蒸汽流量的节流装置,在取压口装设冷凝器的作用是什么?答:使节流件与差压计之间的导压管中的被测蒸汽冷凝,并使正负导压管中的冷凝液面有相等的恒定高度。
7、常用的计量方法有哪些?答:直接计量法、间接计量法、微差计量法、补偿计量法、静态计量法、动态计量法8、PID自动调节器有哪些整定参数?答:比例带、积分时间、微分时间9、什么是调节对象?答:被控的生产设备或生产过程称为调节对象10、为什么在实际使用中不单独使用积分调节器?答:因为采用积分调节器的调节系统,其过渡过程进行的相当缓慢,而且被调量的波动幅度较大,因此,一般不单独使用积分调节器,而只是把它作为一种辅助的调节器来使用。
11、根据25项反措规定,当汽包水位测点出现故障,汽包水位导致MFT是如何判断的?答: 根据25项反措的要求我厂汽包水位保护测点为三取二原则,当有一点发生坏质量时自动改为二取一原则,当有两点发生坏质量时自动改为一取一原则。
热工基础复习题与参考答案一、单选题(共55题,每题1分,共55分)1.功的单位是()A、kgB、kg/JC、JD、J/kg正确答案:C2.u是(____)的符号。
A、比热量B、比内能C、比功D、比焓正确答案:B3.火无转化为功的比率为(____)。
A、大于0B、小于100%C、1D、0正确答案:D4.温度越高,则包含的热量就越()A、前三说法都不对B、相同C、多D、少正确答案:A5.汽轮机对外界提供的功全部来自于工质的()A、熵变B、焓C、熵D、焓降正确答案:D6.在锅炉中吸收的热量转化为了工质的()A、动能B、焓C、热能D、热量正确答案:B7.5Kg的蒸汽吸热10KJ,则比热量是(____)kJ/kg。
A、0.5B、2C、0D、1正确答案:B8.动能与势能的能量质量关系是(____)。
A、动能低B、相同品质C、不确定D、动能高正确答案:B9.回收乏汽用到的设备是(____)。
A、锅炉B、给水泵C、汽轮机D、凝汽器正确答案:D10.热力系与外界交换的能量有()A、功B、热和功C、热D、热能正确答案:B11.下列_组参数都是状态参数。
()A、热量、比热、温度B、焓、熵、比容C、膨胀功、内能、压力D、技术功正确答案:B12.由干饱和蒸汽加热成过热蒸汽的过程称为(____)。
A、汽化段B、过热段C、预热段D、加热段正确答案:B13.下列说法错误的是(____)。
A、干饱和蒸汽的熵,随压力的升高而减小B、过热蒸汽的温度一定很高C、在水蒸气的h-s图上,x=1线的下方,等压线是一条直线D、在临界状态,水的汽化潜热为零正确答案:B14.水蒸汽的饱和状态()A、指气液两相的平衡状态B、压力与温度呈反比关系C、压力与温度是独立变量。
D、干度大于1正确答案:A15.朗肯循环中不包含(____)过程。
A、等温B、等熵C、等焓D、等压正确答案:C16.测量容器中气体压力的压力表读数发生变化一定是因为:()A、有气体泄漏B、气体的热力状态发生变化C、大气压力发生变化D、以上三者均有可能正确答案:D17.定压过程中,工质吸收的热量全部用于增加()A、工质的熵B、工质的焓C、工质的机械能D、工质的内能正确答案:B18.可以看作孤立系的是(____)。
热工基础习题含参考答案一、单选题(共50题,每题1分,共50分)1、朗肯循环中工质在给水泵内发生是(____)过程。
A、等温B、等压C、等焓D、等熵正确答案:D2、提高循环热效率的途径有()A、降低放热量B、提高散热量C、不要冷源D、提高吸热量正确答案:A3、在水蒸气的焓熵图上,(____)的等压线压力高。
A、左上方B、左下方C、右下方D、右上方正确答案:A4、朗肯循环是()循环A、双热源B、单热源C、多热源D、无热源正确答案:C5、w是(____)的符号。
A、功B、比热量C、比功D、热量正确答案:C6、循环有(____)为0。
A、内能变化B、热C、功D、焓正确答案:A7、5Kg的蒸汽吸热10KJ,则比热量是(____)kJ/kg。
A、0B、1C、2D、0.5正确答案:C8、比20℃低的温度是(____)K。
A、395B、400C、350D、273正确答案:D9、蒸汽的焓越高,则内能就()A、以上都不对B、越高C、越低D、不变正确答案:A10、热量的符号是()A、qB、JC、αD、Q正确答案:D11、以下关于热力学第二定律的论述正确的是()A、孤立系的熵可以减少B、能量不能凭空创造出来C、孤立系的能量在转换过程中有方向性D、闭口系的能量不变正确答案:C12、朗肯循环中,工质在汽轮机内发生( )过程。
A、等焓B、等压C、等熵D、升温正确答案:C13、温度升高越大,则(____)越多。
A、功B、热C、显热D、热能正确答案:C14、在水蒸气定压产生过程的温熵图上,有 (____)段曲线。
A、2B、3C、0D、1正确答案:A15、不会提高朗肯循环平均吸热温度的是 (____)。
A、采用回热B、采用再热C、提高初压D、降低背压正确答案:D16、不一定提高朗肯循环热效率的是(____)。
A、降低背压B、提高初温C、热电联产D、采用再热正确答案:D17、下列说法正确的是(____)。
A、温度一定,压力越低,则过热蒸汽的焓越高B、熵一定,压力越低,则水蒸气的温度越低C、温度越高,则过热蒸汽的焓越高D、温度一定的湿饱和蒸汽,压力越高,其干度也越高正确答案:A18、蒸汽的压力越高,则焓就()A、不变B、越低C、以上都不对D、越高正确答案:C19、在朗肯循环中,等压散热过程的下一过程是在(____)中完成的。
一、选择填空题1.恒值调节系统、程序调节系统、随动调节系统是( C )来划分的。
A 按自动调节系统的结构B 按自动调节系统的特性C 按给定值变化的规律D 按自动调节系统的类型2.要采用前馈控制克服某种扰动,该扰动应该是( C )。
A 定时发生的B随机发生的 C 可以测量的 D 不能测量的3.在控制系统中,被调量的给定值随某已知时间函数变化的调节系统称为( B )。
A 恒值调节系统B 程序调节系统C 随动调节系统D 前馈系统4.在分散控制系统中,计算机的输入和输出信号是( B )。
A 模拟信号B 数字信号C 4-20mA的标准信号D 开关信号5.在协调控制系统的运行方式中,对负荷给定反应最快的方式是( D )。
A 机炉独立控制方式B 协调控制方式C 汽轮机跟随锅炉方式D 锅炉跟随汽轮机方式6.锅炉吹扫必须满足的基本条件是( A )。
A 切断进入炉膛的燃料,炉膛内没有火焰,吹扫空气量达到30%额定风量B 电除尘退出运行,风道通畅,各挡板在正确位置C 送、吸风机启动,二次风门保证15%的开度D MFT动作7.在链路层中,信息传递的基本单元为( B )。
(A)包;(B)帧;(C)字节;(D)以上都是8.调节系统的整定就是根据要求的系统性能指标确定( D )的参数。
A 变送器B 传感器C 执行器D 调节器9.工业现场压力表的示值表示被测点的(A)。
A 表压力B 全压力C 静压力D 绝对压力10.自动调节系统中,静态与动态的关系( B )。
A 是线性关系B 静态是动态的一种特例C 为非线性关系D 无任何关系11.在分散控制系统中,接如AI通道的信号是(B )。
A 数字信号B 模拟信号C 4-20mA的标准信号D 开关信号12.计算机控制系统中控制器接收现场信号后,经过运算、判断等处理,做出各种控制决策,这些决策以(C)形式输出。
A -5v~+5vB 0~10mAC 二进制编码D 4~20mA13.汽轮机运行时采用( B ),能达到减少节流损失的目的。
《热工过程与设备》考试试题(A)注意事项:1、适用班级:2、本试卷共1页,满分100分。
3、考试时间120分钟。
4、考试方式:闭卷一、名词解释题(每小题2分,共10分)1、扰动气幕2、高铝砖3、真实分解率:4、红河:5、前脸墙:二、填空题(每题1分,共10分)1、热工设备就是为材料热制备过程服务的,因此无机非金属材料热制备热工过程的特点之一就是:热工设备必须在上满足所制备品热制备工艺过程的要求,于是就有了两种类型的热工设备,一种是 ,一种是连续式。
2、整个水泥熟料烧成系统的两个重要性能指标是:水泥的与。
3、新型干法水泥回转窑系统由 ,分解炉, ,熟料冷却机, 以及燃料燃烧系统4、回转窑内煤粉的燃烧属于,分解炉内的煤粉燃烧属于。
5、玻璃熔窑有和两大窑型。
6、玻璃池窑熔化部的、等处比玻璃池窑其他部位更易受到玻璃液的高温蚀损,往往因为这些部位的损坏,会大大缩短玻璃池窑的。
7、以物料的为前提,以燃料的为关键,以生料的为目的,以与为己任。
8、热应力包括应力和应力。
9、隧道窑内分为带,带和带10、辊道窑窑体四个关键部位是,,和。
三、判断题(对的打√,错的打Х,每题1分,共10分)1、回转窑窑头比窑尾的密封程度要求高,因此窑头大多采用迷宫式密封装置,窑尾采用接触式密封装置。
2、回转窑的中心线与篦冷机的中心线必须要有一定的偏移量。
3、玻璃池窑的分隔装置中的窑坎是辅助分隔装置,不能单独使用,需要和其他分隔装置配套使用。
4、窑外分解窑技术在水泥生产技术中占据统治地位。
5、因安全问题,三次风不能被预热,所以,在能完成任务的前提下,三次风比例越小越好。
6、玻璃池窑的热源供给系统主要指小炉口与燃料烧嘴。
7、玻璃退火窑的主要功能是完全消除玻璃制品中的永久应力8、隧道窑个辊道窑一样,将全窑分为预热带,烧成带,冷却带9、辊道窑的辊子一般采用空心结构,因为壁厚越薄,抗弯能力越强。
10、荷重软化点是评价耐火材料高温机械性能的重要指标。
1-4 前馈调节系统和反馈调节系统有哪些本质上的区别?答:反馈调节系统是依据于偏差进行调节的,由于反馈回路的存在,形成一个闭合的环路,所以也称为闭环调节系统。
其特点是:(1)在调节结束时,可以使被调量等于或接近于给定值;(2)当调节系统受到扰动作用时,必须等到被调量出现偏差后才开始调节,所以调节的速度相对比较缓慢。
而前馈调节系统是依据于扰动进行调节的,前馈调节系统由于无闭合环路存在,亦称为开环调节系统。
其特点是:(1)由于扰动影响被调量的同时,调节器的调节作用已产生,所以调节速度相对比较快;(2)由于没有被调量的反馈,所以调节结束时不能保证被调量等于给定值。
1-7 基本的自动调节系统除被调对象外还有哪几个主要部件?它们各自的职能是什么?答:组成自动调节系统所需的设备主要包括:(1)测量单元:用来测量被调量,并把被调量转换为与之成比例(或其他固定函数关系)的某种便于传输和综合的信号y。
(2)给定单元:用来设定被调量的给定值,发出与测量信号y同一类型的给定值信号r。
(3)调节单元:接受被调量信号和给定值信号比较后的偏差信号,发出一定规律的调节指令μ给执行器。
(4)执行单元:根据调节单元送来的调节指令μ去推动调节机构,改变调节量。
or2—8 答案第三章3-1 什么是有自平衡能力对象和无自平衡能力对象?答案: 所谓有自平衡能力对象,就是指对象在阶跃扰动作用下,不需要经过外加调节作用,对象的输出量经过一段时间后能自己稳定在一个新的平衡状态。
所谓无自平衡能力对象,就是指对象在阶跃扰动作用下,若没有外加调节作用,对象的输出量经过一段时间后不能自己稳定在一个新的平衡状态。
3-2 试分析P、PI、PID规律对系统调节质量的影响?答案:P调节器,有一个相对较大的超调量,有较长的调节时间,存在静态误差。
PI调节器,综合了P调节器和I调节器两者的性质。
它的超调量及调节时间与P调节器差不多,但没有静态误差。
PID调节器兼有比例、积分和微分作用的特点,只要三个调节作用配合得当就可以得到比较好的调节效果,它具有比PD调节还要小的超调量,积分作用消除了静态误差,但由于积分作用的引入,调节时间比PD调节器要长。
6.倒置容器搞1.6m,内部充满200℃的热空气,外界为0℃的冷空气,试计算:⑴Ⅰ-Ⅰ,Ⅱ-Ⅱ,Ⅲ-Ⅲ截面处的几何压头与静压头各为多少?⑵三种情况下的能量总和为多少?⑶将三种情况图示并加以讨论。
解:(1)求三截面的几何压头和静压头。
倒置容器内热空气(200℃)的密度为:ρh= 1.293×273/(273+ 200)= 0.75kg/m3冷空气(0℃)的密度为ρa= 1.293kg/m n3。
先求三截面的几何压头。
取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面,则h g1= 0h g2= 9.81×0.4×(1.293- 0.75)= 2.13(Pa)h g3= 9.81×1.6×(1.293- 0.75)= 8.52 (Pa)再求三截面的静压头。
由于容器倒置,底部与大气相通,则h s3= 0,又由于容器内部的空气处于静止状态,则:h k1= h k2= h k3= 0,h l= 0,故有:h s1+ h g1= h s2+ h g2= h s3+ h g3简化后,得:h s1= h s2+ h g2= h g3对于Ⅰ-Ⅰ:h s1= h s3+ h g3= 0+ 8.52=8.52(Pa)对于Ⅱ-Ⅱ:h s2= h s1-h g2=8.52-2.13=6.39(Pa)对于Ⅲ-Ⅲ:h s3= 0(Pa)。
(2)三种情况下三个截面的能量总和,即(h s+ h g),经计算都是8.52Pa。
三截面的能量分布,见下图。
从图可以看出:倒置容器中的三个截面,几何压头与静压头之间相互转换,但各截面的能量总和不变:Ⅰ-Ⅰ截面的静压头变成了Ⅱ-Ⅱ截面的几何压头和静压头以及Ⅲ-Ⅲ截面的几何压头。
7.炉子高3m,内部充满1000℃的热烟气,外界为20℃的冷空气,忽略气体运动速度的变化及能量损失,计算当0压面在窑底、窑中、及窑顶时,各截面的静压头和几何压头各为若干,并将此三种情况分别绘图表示。
解:将窑顶、窑中和窑底三个截面分别称之为Ⅰ-Ⅰ、Ⅱ-Ⅱ和Ⅲ-Ⅲ截面。
先计算窑内热烟气(标态密度取1.3kg/m3)和窑外冷空气的密度:ρh= 1.3×273/(273+ 1000)= 0.28kg/m3ρa= 1.293×273/(273+ 20)= 1.205kg/m3由于忽略窑内气体的流速变化和能量损失,故两气体的柏努利方程简化为:h s1+ h g1= h s2+ h g2= h s3+ h g3取窑顶Ⅰ-Ⅰ为基准面,则各截面的几何压头分别为:h g1= 0(Pa)h g2= 9.81×1.5×(1.205- 0.28)= 13.6(Pa)h g3= 9.81×3×(1.205- 0.28)= 27.2(Pa)(1)当零压面处于窑底时,有:h s3= 0(Pa),又因h g3= 27.2(Pa),据柏努利方程,有:h s1= h s3+ h g3- h g1=0+27.2-0=27.2(Pa)h s2= h s3+ h g3- h g2=0+27.2-13.6=13.6(Pa)此时,各截面能量总和(h s+ h g)为27.2(Pa)。
(2)当零压面处于窑中时,有:h s2= 0(Pa),又因h g2= 13.6(Pa),据柏努利方程,有:h s1= h s2+ h g2- h g1= 0+ 13.6- 0= 13.6(Pa)h s3= h s2+ h g2- h g3= 0+ 13.6-27.2= -13.6(Pa)h g3= 27.2(Pa)。
此时,各截面的能量总和为13.6(Pa)。
(3)当零压面处于窑顶时,有:h s1= 0(Pa),又因h g1= 0(Pa),据柏努利方程,有:h s2= 0+0-13.6= -13.6(Pa),h g2= 13.6(Pa)h s3= h s1+ h g1- h g3= 0+0-27.2= -27.2(Pa) ;h g3= 27.2(Pa)。
此时,各截面的能量总和为0(Pa)。
上述三种情况下的能量分布,见下图。
9.热空气在6m高的竖直管道内运动,温度为200℃,外界空气温度为20℃,气体运动过程的摩擦阻力为12Pa,试计算:⑴当管内气体由下向上运动时,在Ⅱ-Ⅱ截面测的静压头为85Pa,Ⅰ-Ⅰ截面的静压头为多少,并将两截面间的能量转换关系绘制成图。
⑵当管内气体由上向下运动时,在Ⅰ-Ⅰ截面测的静压头为120Pa,Ⅱ-Ⅱ截面的静压头为多少,并将两截面间的能量转换关系绘制成图。
解:管内热空气温度200℃,则其密度为:ρh= 1.293×273/(273+ 200)= 0.746kg/m3管外空气温度20℃,则其密度为:ρa= 1.293×273/(273+ 20)= 1.205kg/m3取Ⅰ-Ⅰ为基准面,则:h g1= 0,又:h g2= 9.81×6×(1.205- 0.746)= 27(Pa)因两截面直径相同,故两截面动压头相等。
(1)当管内气体由下向上运动时,据两气体柏努利方程,有:h s2+ h g2+ h k2= h s1+ h g1+ h k1+ h l2-1简化后,得:h s1= (h s2+ h g2)- h l2-1= (85+ 27)- 12= 100(Pa)此时,能量转换关系为:hg →hk →hl1-2↘hs(2)当管内气体由上向下运动时,有:h s1= h s2+ h g2+ h l1-2故:h s2= h s1-h g2-h l1-2= 120-27-12= 81(Pa)此时的能量转换关系为:h s→h k→hl1-2↘ hg10.图示的竖直渐缩管道流过热空气,标态流量qvn为4320㎥/h,温度为100℃,外界空气温度为20℃,气体由上向下流动,其能量损失为18Pa,测得Ⅰ-Ⅰ截面处静压为168Pa,计算Ⅱ-Ⅱ截面处流体静压头?解:温度为100℃的热空气由上而下流过竖直渐缩管道,由已知(标态流速和气体实际温度) 可计算出u1= 8.35m/s,u2= 13.05m/s。
100℃时热空气的密度为:ρh= 1.293×273/(273+ 100)= 0.946kg/m3管外20℃空气的密度为1.205kg/m3。
取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面,则h g1= 0,又:h g2= 9.81×10×(1.205- 0.946)= 25.4(Pa)据两气体的柏努利方程:h s1+ h g1+ h k1= h s2+ h g2+ h k2+ hl1-2代入数据,得:168+0+0.946×8.352/2= h s2+25.4+0.946×13.052/2+18从而求得:h s2= 77(Pa)5%[例4]如图所示的倒焰窑,高为3.2m,窑内烟气温度1200℃,烟气标态密度1.3kg/mn3,外界空气温度20℃,空气标态密度1.293kg/mn3。
当窑底静压头分别为0Pa、-17Pa和-30Pa时,若不计烟气的流动阻力损失,求上述三种情况下窑顶以下空间静压头和几何压头的分布情况。
解:(1)列出冷热两气体的柏努利方程,:hs1 + hg1 = hs2 + hg2取窑顶Ⅱ-Ⅱ为基准面,hg2 = 0,上式简化为:hs1 + hg1 = hs2代入具体公式进行计算hg1=Hg(ρa-ρf)Ρa=ρa,o(To/T)=1.293(273/293)=1.20kg/m3Ρf=ρf,o(To/T)=1.30(273/1473)=0.24kg/m3hg1=3.2*9.81*(1.20-0.24)=30pa当hs1=0 hs2=hg1=30pa 当hs1=-17 hs2=-17+30=13pa 当hs1=-30 hs2=-30+30=0pa[例5]热气体沿竖直管道流动,如图所示,密度ρh为0.75kg/m3,外界空气密度为1.2kg/m3,Ⅰ-Ⅰ截面动压头12Pa,Ⅱ-Ⅱ截面动压头30Pa,沿程压头损失15Pa,Ⅰ-Ⅰ截面相对静压头200Pa。
求气体由上而下运动和由下而上运动时Ⅱ-Ⅱ截面的相对静压头各为多少?并说明能量转换关系。
解:(1)气体由上而下运动时:取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面,则hg1 = 0,Ⅱ-Ⅱ截面处的几何压头为:hg2 = gz(ρa –ρh),即:hg2 = 10×9.81×(1.2- 0.75)= 44 (Pa)根据柏努利方程:hs1 + hg1 + hk1 = hs2 + hg2 + hk2 + hl1-2代入数据:200 + 0 +12 = hs2 + 44 + 30+ 15故:hs2 = 123(Pa)能量转换关系为:hs→hk→hl↘hg(2)当气体由下而上运动时:根据柏努利方程,有:hs2 + hg2 + hk2 = hs1 + hg1 + hk1 + hl2-1取Ⅰ-Ⅰ截面为基准面,hg1 = 0,则hs2+hg2+hk2=hs1+(hk2-hk1)-hs2-1200-hs2=44+18-15hs2=153pa能量转换关系为h k→hl↘hg→hs10.为了测定石棉板的导热系数,选定一厚度为20mm的石棉板做试件,试件两表面的温度分别为180℃和30℃,测得通过试件的热流量为10.6W,求石棉板的导热系数?解:设为一维稳定导热。
已知Φ = 10.6(W),δ = 20mm = 0.02m,石棉板面积为F = 0.2×0.2 =0.04m2,t1 = 180℃,t2 = 30℃。
据Φ = (t1 - t2)×F×(λ/δ),得:石棉板的导热系数为:λ = Φδ/[(t1 - t2)F]= 10.6×0.02/[(180 - 30)×0.04] = 0.035(W/m·℃)11.窑墙由耐火粘土砖砌成,内表面温度1200℃,外表面温度40℃,窑墙厚度为0.48m,求通过该墙壁的热流密度,并计算在距内墙0.12m、0.24m、0.36m处的温度?解:查附录4可知,该耐火粘土砖的导热系数与温度的关系为:λ = 0.698 + 0.64×10-3 t m又:t m = (1200 + 40)/2 = 620℃故,此温度区间的平均导热系数为:λ = 0.698 + 0.64×10-3×620 = 1.1又据:q = (λ/δ)×(t1 - t2) 得通过该墙壁的热流密度为:Q = (λ/δ)×(t1 - t2) = (1.1/0.48)×(1200 - 0)= 2646(W/m2)因耐火砖内温度的分布呈线性关系,故距内墙0.12m、0.24m、0.36m处的温度分别为:1200 - (1200 - 40)×0.12/0.48 = 910℃1200 - (1200 - 40)×0.24/0.48 = 620℃1200 - (1200 - 40)×0.36/0.48 = 330℃12.窑墙砌筑材料厚度及导热系数如下:粘土砖轻质粘土砖红砖厚度δ(mm)230 113 240导热系数λ(W/(m·℃)) 1.29 0.44 0.58内表面温度1000℃,外表面温度20℃⑴计算各层热阻;⑵通过该墙的热流密度;⑶不同材料的界面温度;⑷其他条件不变,去掉轻质粘土砖,欲使热损失与原来相同,红砖的厚度应为多少?解:(1)计算各层的热阻据:R t = δ/λ,有:R t1 = δ1/λ1 = 0.23/1.29 = 0.1783R t2 = δ2/λ2 = 0.113/0.44 = 0.2568R t3 = δ3/λ3 = 0.24/0.58 = 0.4138(2)计算通过该墙的热流密度q = (1000 - 20)/(0.1783 + 0.2568 + 0.4138)= 1154(W/m2)(3)计算界面温度粘土砖与轻质粘土砖之间的界面温度为:1000 - 1154×0.1783 = 794℃轻质粘土砖与红砖之间的界面温度为:794 - 1154×0.2568 = 498℃(4)假设红砖与粘土砖的导热系数不变,在去掉轻质粘土砖之后,欲使热损失不变,设这时红砖的厚度应为δ,据:q = Δt/ΣR t有:Q = (1000 - 20)/(0.23/1.29 + δ/0.58)由此可得:δ = 0.389m 即,此时红砖的厚度要389mm厚才行。