第三章传热.docx

第三章传热
红砖平壁墙，厚度为500mm，内侧温度为200℃，外侧温度为30℃，设红砖的平均
导热系数为0.57W/(m·℃)。试求：（
1）单位时间、单位面积导出的热量；（
2）距离内侧
350mm处的温度。
解：（1）q
t1
t2
0.57
200
30
193.8W/m2
b
0.5
(2)q
t1
t'
0.57
200t'
193.8
解得：t’=81℃
b'
0.35
2.在外径100mm的蒸汽管道外包一层导热系数为
0.08W/(m℃·)的绝热材料。已知蒸
汽管外壁150℃，要求绝热层外壁温度在
50℃以下，且每米管长的热损失不应超过150W/m，
试求绝热层厚度。
Q
π
t2)
23.140.08
15050
解：q
2(t1
L
1
r2
r2
150
ln
ln
r1
50
解得：r2=69.9mm；
壁厚：r2-r1=19.9mm
某燃烧炉炉墙由耐火砖、绝热砖和普通砖三种砌成，它们的导热系数分别为
1.2W/(m·℃)，0.16W/(m℃·)和0.92W/(m℃·)，耐火砖和绝热转厚度都是0.5m，普通砖厚度
为0.25m。已知炉内壁温为1000℃，外壁温度为55℃，设各层砖间接触良好，求每平方米
炉壁散热速率。
解：q
t1
t4
t1t2
1000
55
247.81W/m
2
b2
b3
b1
0.5
0.5
0.25
b1
1
2
3
1
1.2
0.16
0.92
燃烧炉炉墙的内层为460mm厚的耐火砖，外层为230mm厚的绝热砖。若炉墙的内表面温度t1为1400℃，外表面温度t3为100℃。试求导热的热通量及两种砖之间的界面温度。
设两种砖接触良好，已知耐火砖的导热系数为
λ＝1
0.9+0.0007t，绝热砖的导热系数为λ＝2
0.3+0.0003t。两式中t可分别取为各层材料的平均温度，单位为℃
，λ单位为W／(m·℃)。
解：q
q1
1(t1
t2)q2
2(t2
t3)
（a）
b1
b2
1
0.9
t1
t2
2
0.3
t2
t3
0.0007
2
0.0003
2
t1
1400℃，t3
100℃；b1
460mm，b2
230mm
将以上数据代入(a)式解得：t2
949℃；q
1689（Ｗ／m2）
5.设计一燃烧炉时拟采用三层砖围成其炉墙，
其中最内层为耐火砖，中间层为绝热砖，
最外层为普通砖。耐火砖和普通砖的厚度分别为
0.5m和0.25m，三种砖的导热系数分别为
1.02W/(m℃·)、
0.14W/(m
℃·)和0.92W/(m℃·)，已知耐火砖内侧为
1000℃，普通砖外壁温
度为35℃。试问绝热砖厚度至少为多少才能保证绝热砖内侧温度不超过
940℃，普通砖内侧
不超过138℃。
解：q
t1
t4
t1
t2
1000
35
1000t2
（a）
b2
b3
b1
0.5
b2
0.25
0.5
b1
1
2
3
1
1.02
0.14
0.92
1.02
将t2=940℃代入上式，可解得b2=0.997m
t1
t4
t3t4
1000
35
t3
35
(b)
q
b2
b3
b3
0.5
b2
0.25
0.25
b1
1
2
3
3
1.02
0.14
0.92
0.92
将t3=138oC解得b2=0.250m
将b2=0.250m代入(a)式解得：t2=814.4℃
故选择绝热砖厚度为0.25m
505mm的不锈钢管，其材料热导率为21W/m·K；管外包厚40mm的