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t为1400℃,外表面温度t为13100℃。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0.90.0007t,绝缘砖的导1热系数为0.30.0003t。两式中t可分别取为各层材料的平均温度2,单位为℃,λ单位为W/(m·℃)。解：设两砖之间的界面温度为t，由2tttt1223bb，得12121400tt10022t949oCtttt2460103/(0.90.000712230103/(0.30.000323)22热通量ttq121689W/m214009490.40/0.970.000723．直径为60mm3mm,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：Qtt13L1r1rln2ln32r2r11221100101601160lnln23.140.0433023.140.00076025W/m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d，内层平均m2直径为d，则d2d且2。m1由导热效率方程知：m2m121VtVtVtdLQ=m1bbbb5bSSdL22dL41m12m21m11m11两层材料位置互换后：VtVtdLQ'm1bbb2dL2dL1m11m1Q'q'5所以：1.25即：q'1.25qQq4两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19mm2mm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k01k01bdddR0R00s0dsidd0miii110.0021919190.0001760.00026258451715349015208W/m2oC（2）产生污垢后热阻增加的百分数为：190.0001760.0002815100o11.8o.119oo0.0001760.00028208157：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(15015)(10040)Vt92.5oC.m135ln60由热量恒算可得：WCtt4015nph210.5.WcTT150100cpc12当油的出口温度降到80oC时，由热量恒算：QWc(15080)Wc(t'15).npncpc2解得：t'50oC.2(15015)(8050)'oVt0C.m135ln30由传热速率方程分别可得：原换热器：Wc(150100)kstkndL92.5.npnomWc(15080)ks'Vt'kndL'70.npnm新换热器：7092.5L'11.85m.50708．重油和原油在单程套管