学而不思则惘，思而不学则殆
第2章
1．锅炉钢板壁厚120mm，其导热系数1465WmK。若粘附在锅炉内壁上的水垢层厚度为21mm，其导热系数21162WmK。已知锅炉钢板
外表面温度为t1523K，水垢内表面温度为t3473K，求锅炉每平方米表面积的传热速率，并求钢板内表面的温度t2。（原题1）
解：该题为圆筒壁的热传导问题，如果设锅炉的半径为r，则r1r002，r2r，
r3r0001，根据题意，可以得到r1r2r3，所以Sm1Sm2
由圆筒壁的导热速率方程：Q
t1t
1
bi

t1t3b1b2
Si1imi1Sm12Sm2
其中，t1523K，t3473K，1465WmK，21162WmK，b1002m，
b20001m，Sm1Sm2S。
所以qQS
t1t3b1b2

5234730020001
Wm2

3874
Wm2
124651162
根据圆筒壁的导热速率方程：Q
t1t
1
bi

t1t2b1
Si1imi1Sm1
可以得到：t2
t1
qb11
523

38740002465
5063K
2．在一φ60×35mm的钢管外包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，
平均导热系数007Wm℃；外层为20mm的石棉层，平均导热系数015Wm℃。现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃。已知钢管的平均导热系数45Wm℃，试求每米管长的热损失及两层
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保温层界面的温度。（原题2）
解：根据圆筒壁的热传导传热速率计算公式：
Qt1t
1
t1t4
2πL
t1t4

bi
Si1imi
b1b2b31Sm12Sm23Sm3
b1b2b31rm12rm23rm3
式中：t1500℃，t480℃，r160235265mm，r260230mm，r3304070mm，r4702090mm，b135mm，b240mm，b330mm，λ145Wm℃，λ2007Wm℃，λ3015Wm℃。
rm1

r1r22

265302
283mm
rm2

r3r2l
r3

7030l
70
472mm
r2
30
rm3

r3
r42

70902
80mm
所以每米管长的热损失为：
Q2π
t1t4
L
b1b2b3
1rm12rm23rm3
231423142
50080
Wm
354020
4528300747201580
1916Wm
因为Qt1t
12πL
t1t4
2πLt3t4

bi
Si1imi
b1b2b31rm12rm23rm3
b33rm3
所以t3t4
Qb3L2π3rm3
801916
20
2314201580
1308（℃）
3
3．有一列管式换热器，由38根φ25×25mm的无缝钢管组成，苯在管程流动，由20℃加热到80℃，苯的流量为102kgs，饱和蒸汽在壳程冷凝。试求：（1）管壁对苯的对流传热系数？（2）若苯的流量提高一倍，对流传热系数将有何变
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化？（原题4）解：（1）苯的定性温度208050℃，此状况下的物性为：
2
045mPas，860kgm3，cp180kJkg℃，014Wm℃
根据公式0023Re08Pr04di
di0020m，
u

wsρA

102860380022r