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化工原理王志魁第四版课后思考题答案

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篇一：化工原理(第四版)(王志魁)习题解4 第四章 传 热 热传导

【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为0.16W/(m·℃)、厚度为300mm的绝热材料。已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。试求加热器平壁外表面温度。

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

【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=1.05W/(m·℃)，厚度

b?230mm；绝热砖层，热导率λ=0.151W/(m·℃)；普通砖层，热导率λ=0.93W/(m·℃)。

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。