发布时间 : 星期一 文章化工原理杨祖荣1-7章习题答案（完美排版）更新完毕开始阅读
q?2??t1?t4?2???110?10????52.1W/m
1301601901r21r31r4ln?ln?lnln?ln?ln?1r1?2r2?3r345270.16300.0460 (2)
?R?RR1?R2?1?R2?R3
130ln?0.00234(m2?K)/W 4527160ln?4.332(m2?K)/W 016.30R3?190ln?10137.(m2?K)/W 0.04602.?14.471(m?R?0.00234?4.332?10137?K)/W
各层热阻在总热阻中所占的分数：
R1?R钢?0.00234?0.016%
14.4714.332?29.94% 14.47110137.?70.05% 14.471R2?R石棉?R3?R软木?由以上计算可知钢管热阻很小，且R软木?R石棉。 (3) 若将?1和?2互换，厚度不变，且认为t1和t4不变。
q?2???110?10???37.94W/m
130160190ln?ln?ln45270.0430016.60以上计算可以看出，将保温性能好的材料放在里层，保温或保冷效果好。但此计算不严格，因为保冷好，则t4应增大，即t4??10℃。
5、欲测某绝缘材料的导热系数，将此材料装入附图所示的同心套管间隙内。已知管长l=1.0m. r1=10mm, r2=13mm, r3=23mm, r4=27mm。在管内用热电偶加热，当电热功率为1.0kW时，测得内管的内壁温度为900℃，外管的外壁温度为100℃，金属管壁的导热系数为50W/（ｍ·Ｋ），试求绝缘材料的导热系数。若忽略壁阻，会引起多大的误差？
习题5附图
解：按题意求得：
5
rm1?r2?r113?10??11.4mm r213lnln10r1r3?r223?13??17.5mm r323lnln13r2r4?r327?23??24.9mm r427lnln23r3rm2?rm3?Am1?2?lrm1?2?3.14?1?11.4?10?3?7.16?10?2m2 Am2?2?lrm2?2?3.14?1?17.5?10?3?0.11m2 Am3?2?lrm3?2?3.14?1?24.9?10?3?0.156m2
内管壁的热阻为：R1?外管壁的热阻为：R2?r2?r10.013?0.01??8.38?10?4K/W ?2?1Am150?7.16?10r4?r30.027?0.023??5.13?10?4K/W ?3Am350?0.156通过多层管壁的热流量为： Q?t1?t4900?100??1000W
r3?r20.023?0.013?4?4?5.13?10R1??R28.38?10??2?0.11?2?Am2则：?2=0.114 W/（ｍ·Ｋ）。 若忽略两侧金属壁的热阻，则 Q?t1?t4900?100??1000W
r3?r20.023?0.013?2?0.11?2?Am2则：??2=0.114 W/（ｍ·Ｋ）。
由于金属壁的热阻远小于绝缘材料的热阻，在实验精度范围内，金属壁的热阻可以忽略。
6、冷却水在Φ25×2.5㎜，长为2m的钢管中以1m/s的流速通过。冷却水的进、出口温度为20℃和50℃，求管壁对水的对流传热系数？ 解：定性温度 t定?20?50?35oC 2查得水在35℃时的物性参数：
ρ?994kg/m3,cp?4.17kJ/(kg?oC),μ?72.8?10?5Pa?s,λ?0.6257W/(m?oC)
管内径为：d=25-2?2.5=20mm=0.02m
6
du?0.02?1?99444 湍流 ??2.73?10?10?72.8?10?5??cp0.7225?10?3?4.174?103Pr???4.82(0.7?Pr?160)
?0.6257Re?l2??100?60 d0.02水被加热，k=0.4，得： α?0.023?0.80.40.6257RePr?0.023??(2.73?104)0.8?(4.82)0.4?4778W/(m2?oC) d0.02
7、一列管式换热器，由38根Φ25×2.5㎜的无缝钢管组成，苯在管内以8.32kg/s的流速通过，从80℃冷却至20℃。求苯对管壁的对流传热系数；若流速增加一倍，其他条件不变，对流传热系数又有何变化？
解：定性温度 t定?20?80?50oC 2查得苯在50℃时的物性参数：
ρ?860kg/m3,cp?1.80kJ/(kg?oC),μ?0.45mPa?s,λ?0.14W/(m?oC)
管内径为：d=25-2?2.5=20mm=0.2m u?ms8.32??0.81m/s ??A860?0.785?0.022?38Re?du?0.02?0.81?860??3.096?104?104 湍流 ?3?0.45?10??cp0.45?10?3?1.8?103Pr???5.79(0.7?Pr?160)
?0.14苯被冷却，k=0.3，则： ??0.023?0.80.30.14RePr?0.023??(3.096?104)0.8?(5.79)0.3?1067W/(m2?oC) d0.02（2）流速增加一倍，u?=2u，其他条件不变
由于 ??Re所以 α1?α(0.8?u0.8
u10.8)?1067?20.8?1858W/(m2?oC) u8、质量分数为98%，密度?=1800kg/m3的硫酸，以1m/s的流速在套管换热器的内管中被冷却，进、出口温度分别为90℃和50℃，内管直径为Φ25×2.5㎜。管内壁平均温度为60℃。试求硫酸对管壁的对流传热系数。
已知70℃硫酸的物性参数如下：
7
cp?1.528kJ/(kg?oC),μ?6.4mPa?s,λ?0.365W/(m?oC)
壁温60℃时的硫酸黏度μw?8.4mPa?s
（1267 W/（m2·℃）） 解：定性温度 t定?50?90?70oC 2查得硫酸在70℃时的物性参数：
cp?1.528kJ/kg?oC,??6.4mPa?s,??0.365W/m?oC
??壁温60℃时的硫酸黏度μw?8.4mPa?s 因为黏度较大，故用式（3-16）计算
??0.027?0.80.33?0.14RePr() d?wRe?du?0.02?1?1800??5625?104 过渡流 ?3?6.4?10??cp6.4?10?3?1.528?103Pr???26.8
?0.3650.3656.4?10?30.140.80.33α?0.027??(5625)?(26.8)?()?1418W/(m2?oC) ?30.028.4?10过渡流校正
6?1056?105f?1??1??0.8934
Re1.8(5625)1.8?过???f?1418?0.8934?1267W/(m?oC)
9、原油在Φ89×6㎜的管式炉对流段的管内以0.5m/s的流速流过而被加热，管长6m。已知管内壁温度为150℃，原油的平均温度为40℃。试求原油在管内的对流传热系数。 已知原油的物性参数为：
ρ?850kg/m3,cp?2kJ/(kg?oC),??26mPa?s,??0.13W/(m?oC),??0.0011(1/oC)原油150℃时的黏度
μw?3.0mPa?s
解：原油在管内流动的Re
du?0.077?0.5?850??1259 （层流） ?3?26?10??cp26?10?3?2?103Pr???400 （0.6 ?0.13Re?Re?Pr?d0.077?1259?400??6462?10 l6 8