发布时间 : 星期二 文章化工原理第四版王志魁答案更新完毕开始阅读fc769ce2f4335a8102d276a20029bd64783e628c
化工原理第四版王志魁答案
【篇一：化工原理(第四版)(王志魁)习题解4】
传导
解 t2?75℃, t3?30℃
计算加热器平壁外表面温度t1，??0.16w/(m?℃) t1?t2t2?t3 ? 12 ??
习题4-1附图 t1?7575?3045
?t1??0.25?75?300℃ 0.250.050.050.160.16
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。若每块绝热砖厚度为230mm，试确定绝热砖层的厚度。
(2) 若普通砖层厚度为240mm，试计算普通砖层外表面温度。 解 (1)确定绝热层的厚度b2
温度分布如习题4-4附图所示。通过耐火砖层的热传导计算热流密度q。 q? ?1 b1
(t1?t2) ?
1.05
(1000?940)?274 w/m2 0.23 绝热砖层厚度b2的计算 q? ?2 b2
(t2?t3)
习题4-4附图 b2? 0.151
(940?130)?0.446 m 274
23m，取两块绝热砖的厚度为b2?0.23?2?0．46m。 每块绝热砖的厚度为0．
(2) 计算普通砖层的外侧壁温t4
先核算绝热砖层与普通砖层接触面处的温度t3 t3?t2? qb2 ?2
?940?
274?0.46 ?105.3℃ 0.151
t3小于130℃，符合要求。
通过普通砖层的热传导，计算普通砖层的外侧壁温t4。 q?
t4?t3? qb3 ?3 b3
(t3?t4) 274?0.24 ?34.6℃ 0.93 ?3
?105.3?
【4-6】某工厂用?170mm?5mm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30mm的矿渣棉，其热导率为0.065w/(m?k)；第二层为厚30mm的石棉灰，其热导率为0.21w/(m?k)。管内壁温度为300℃，保温层外表面温度为40℃。管路长50m。试求该管路的散热量。 解 ql?
2?(t1?t4) 1r21r31r4
ln?ln?ln?1r1?2r2?3r3 ?
2?(300?40)
18511151145ln?ln?ln45800.065850.21115 ?284 w/m
q?qll?284?50?1.42?104w
?14.2 kw 对流传热
【4-8】冷却水在?19mm?2mm，长为2m的钢管中以1m/s的流速通过。水温由15℃升至25℃。求管壁对水的对流传热系数。 ,u?1ms/ t1,?15℃ t2,?25℃ 解 d?0.015m, l?2m 水的平均温度 tm?
t1?t215?25??20℃ 22 ?3 l2
d0.015
雷诺数re? du? ? ?
0.015?1?998.2
?1.49?104湍流 ?3 1.004?10
对流传热系数的计算，水被加热，pr的指数n?0.4 ?0.599
??0.023re0.8pr0.4?0.023??(1.49?104)0.8?(7.02)0.4 d
0.015
【4-9】空气以4m／s的流速通过?75.5mm?3.75mm的钢管，管长5m
。空气入口温度为
32℃，出口温度为68℃。(1)试计算空气与管壁间的对流传热系数。(2)如空气流速增加一倍，其他条件均不变，对流传热系数又为多少？(3)若空气从管壁得到的热量为578w，钢管内壁的平均温度为多少。 t2?68℃ 解 已知u?4m/s, d?0.068m, l?5m, t1?32℃, (1)对流传热系数?计算 空气的平均温度tm? 32?68 ?50℃ 2
查得空气在50℃时的物性数据??1.093kg/m3，
??1.96?10?5pa?s, ??2.83?10?2w/(m?℃), cp?1.005kj/(kg?℃) pr?0．698，空气被加热，pr的指数n?0．4 雷诺数 re? du?
? ?
0.068?4?1.093
?1.52?104 湍流 ?5 1.96?10
l5??73.5?60 d0.068 ?4
对流传热系数 ? ?0.023re0.8pr0． d
2.83?10?2
??0.023??(1.52?104)0.8?(0.698)0.4?18.4 w/(m2?℃) 0.068
(2)空气流速增加一倍，对流传热系数?为 ?u?????? ?u? 0.8 ?2?
?18.4??? ?1? 0.8
?32 w/(m2?℃)
(3)若空气从管壁得到的热量为578w，计算钢管内壁平均温度
（tw?tm）用式q??a计算钢管内壁的平均温度tw。 tm?50℃ 已知空气进出口平均温度
在第(1)项中已计算出对流传热系数 ??18.4w/(m2?℃) 钢管内表面积为 a??dl???0.068?5?1.07m2 钢管内壁平均温度 tw?tw? q578
?50??79.4℃ ?a18.4?1.07
【4-20】有一套管式换热器，内管为?180mm?10mm的钢管，内管中有质量流量为
3000kg/h的热水，从90℃冷却到60℃。环隙中冷却水从20℃升到50℃。总传热系数
k?2000w/(m2?℃)。试求：(1)冷却水用量；(2)并流流动时的平均温度差及所需传热面积；
(3)逆流流动时的平均温度差及所需传热面积。 解 (1)冷却水用量qm2计算 热水平均温度tm? t1?t290?60??75℃, cp1?4.191 kj/(kg?℃) 22 冷水平均温度 tm?热量衡算