材料科学工程基础计算题.docx

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1、1热工基础习题解答第二章：传热学2-1某窑炉炉墙由耐火粘土砖、硅藻土砖与红砖砌成，硅藻土砖与红砖的厚度分别为40mm和250mm,导热系数分别为0.13和0.39W/m C,如果不用硅藻土层，但又希望炉墙的散 热维持原状，则红砖必须加厚到多少毫米？解：设炉墙内外表面妁 温虔分别为J粘土砖、 硅藻土砖和红砖的厚度和导热系数分别为不 耳 右 和话、g g则三髀材料榔便用时炉墻的散热热流 密度为：的横越热流密度为：当晖使用硅焦土砖吋，为了维持炉墙的散热热流 密度苹变，设红晔的厚 度应増加到规 此叶炉墙(2)_L十由于qI由fD式和式得解得也奢恥"x罟+叫370顾即红砖的厚度应增加到 370

2、mm才能维持原散热热流密 度不变。2-2 某厂蒸汽管道为 ?175X 5的钢管，外面包了一层95mm厚的石棉保温层，管壁和石棉的 导热系数分别为50、0.1w/m. C，管道内表面的温度为300C，保温层外表面温度为50C。试求每米管长的散热损失。在计算中能否略去钢管的热阻，为什么？解：石棉保温层和钢管在每米长度方向上产生的热阻分别为：R.二一!一In 业二 一1 X In = tt.000187m/ w旳 £ lxX14x5D)65二-J ln = -' xd 365九 rf, IxJJJxOJ175通过每米管长的峨热损失为:300-50(1.000187 + 1J7=21

3、3 艸 i m由于北远小于治，所以钢管的热阻可以略去2-3试求通过如图3-108所示的复合壁的热流量。假设热流是；已知各材料的导热系数为：入 a=1.2、入 b=0.6、入 c=0.3、入 D=0.8w/m?C。解：各种材抖的热阻分别为:5巧 L2x0一0.075几对F.0.6x0.05-&0,075-(L3x(L05 ”(L054.998°C/ w也20胪C7牌忍九F“ 0.8x040.625°C / w总热阻为:7 +詐”=2,5°C/»v5签誥+心热!流量为:370-6625= 122 幡2-4平壁表面温度tw仁450 C,采用石棉作为保温

4、层的热绝缘材料，导热系数 入=0.094+0.000125t，保温层外表面温度tw2=50 C,若要求热损失不超过 340w/m 2C,则保温层的厚度应为多少？解：平壁的平均温度为：450 + 502'=25O°C石棉的平均导热系数为:=； 0.094 + IKO(MJ125rflb -OOV4+OJMIO125 x 250 -O,125h-/wC通过平壁的热流密度为:欲使热损失不超过给定值，则有：340即保温层的厚度应至少为 147mm。2-5浇注大型混凝土砌块时，由于水泥的水化热使砌块中心温度升高而导致开裂，因此，砌 块不能太大。现欲浇注混凝土墙，水泥释放水化热为100w

5、/m3，混凝土导热系数为1.5W/m C,假设两壁 温度为20 C,限制墙中心温度不得超过 50 C。试问 墙厚不得超过 多少米？解：由于墙的两侧温度相等，所以墙内的温度分布为将X吐辛代入上式得到墙中心温度为:2r =!虫$卡ff *欲使C M 50叱,则有:即墙厚不得超过1也.2-6一电炉炉膛长X宽X高=250 x 150X 100mm,炉衬为230mm厚的轻质粘土砖（密度为800kg/m3）。已 知内壁平均温度为900C,炉体外表面温度为 80C。 试求此电炉的散热 量。解：通过该电炉的散热量可以表示为：将该电炉视为中空长方体，则其核算面积为：J +2.165（ 4-ja + JJ + L

6、2J2-2(0.25x0.15 +0,25x04+0J5x0J)+ 2J6x<E23x(Ot25+OJ5 + 0.1)+L2x023z-0.44688查得厂和0储/卅的粘土砖的导热系数为：2 HL26 中 0.23x1 (尸 tW / m °C炉壁的平均温度为:900 + S0= 490°C在该泯度下粘土持的导热系数为:xfl h=0J6 + 0J3 xl0"'x 490 = 0J727通过该电炉时散拈董为：4? = g 巴亿6)n 3727=二x 0-46688 x (900-80) = 620fF0.232-7有两根用同样材料制成的等长度水平横管

7、，具有相同的表面温度，在空气中自然散热， 第 一根管子的直径是第二根管子直径的10倍，如果这 两根管子的(GrPr)值均在103109之间，且可用准数方程式Nub=0.53Grb。试求两根管子的对流换 0.25热系数比值和热损失的比值。解：对于与圆管进行对流换热的情形，空气的由于横管的表面温度相同，并且空气温度相同，所以均相等，可得0Q3G衬驚0536)= 5.62由于人1犷甲*所以那么:Ad%血"2 -" Alrr U£t2£N叫 M10散热更0 = £加乩所说：鱼 工仃M = o,562x 10 = 5,62Qt a冲2-8根据隧道窑模型实

8、验，确定了圆柱形料垛对流换热系数的准数方程式为： Nuf=0.0146Ref0.85。 现用空气强制冷却圆柱形料垛，空气温度为20C，空气流速为1.28m/s，料垛直径为0.118m。试求圆柱形 料垛对空气的对流换热系数。解：查得空气在20 C时的物性参数为：p = 1*2051®/jm A -239x 1<FJ WI tn °Cx 106 pa 彳凹2E1如0化血5518,lx IO-6=0r0146=0.0146xl0055°5 =36.80J182-9条半圆拱式烟道，长 10m，烟道内宽800mm ,两侧墙高300mm ,拱高400mm。今有烟 气以1

9、800Nm3/h的流量通过该烟道，已知烟气平均温度为350C，烟道内壁面平均温度为240 C,试求烟气对壁面的对流换热系数及传热量。解：烟道的截面积和周长分别为：F = ix3.14x0.82 + 0.8 x 0.3 = 0.4912/w2 8r = |x3.14x 0.8 +0.8+2x03 = 2.656加当量直径为:4F 4x0.4912匚二二二=（）a74/n2.656烟气在烟道内流动的速度为：232m/s皿+価0x（1 +篇0.4912x3600 一- - 一F查得烟气在35()。(7时的物性参数为： p-0.57Ug/m 右列).0527炉/刖 °C, “/2995xl0

10、 6Pa.s,Prz =0.645在烟道壁面温度240。（7时的物性参数为:= 0.66piv/ 0.571x2.32x0.74”为鴻流由于烟气温度校离，所以采用米海耶夫关系式:AW/-0.021 RePrHl=0.021 x 3273 严 x 0.645' x0.6450.66O.2S= 70.770.7x0.1)527<k74由于w» 13.5<511,属于短管*闵须进行杖正,<0.74查得校正系救£严口土所以实际的对流换热系數。为;Ji =-Qc对就换热肚为：y =«L7A/ = 5.63x10x2.656x(350-240) =

11、16148jr.2-1060C的水进入一内径为 25.4mm的管子，水的流速为 2cm/s。试计算水的出口温度（已知管长3m，管壁温度恒 定为80 C）解：设水出口处的温度为 70C，则水的定性温度为:60 + 702=65°C查得水的物性参数为:p -9N0.45A« / m '» A = 0.663Smj I m °C t - 437 xW' 卩z n、Pr = 2.77t= 3.54 x 10 4- a » Cp = 4.183AJ / kg.aCr4J7x10"属层址根据判别式确定计算式：R<?>1

12、14flx2.77x岂理=26.7> 107 f !J傥用賽泰公式：游丹=4必（R专P»卢（%*巴严*i 0 O2S4 - J 37"齢呻山朴（亍和宜宀皿a =也今匸妙也竺.1輻胪治M（I0,0254根攥能篁中嚏原理：JZ如g _f”= 0r = C*M 7J4变形得：, Aalt-Tf4xHRx3x（8O65）1 Cp " 9H（Ms7i）?01760254 x 41S13 x 1CT + 1-72J°C与原假设相差不大，所以可以认为水的出口温度为72.8C。如果要求的精确度更高，可以再假设水的 出口温度为714C，继续进行计算，直到满意为止。2

13、-11两无限大平面，其表面温度分别为20C及600C,黑度均为0.8,在这两块平面间安放一块黑度为0.8或 0.05的遮热板，试求这两无限大平行平面间的净辐射热量。解：使用电网络单元法当安赦黑度为码=则的遮热板时:5.67100273 + 600273 + 201PD（2）密安菽黑度=0+05的遮热扱时:H-(打3+ 6帕)1 + 1 +2x( 1 -1)_（血丿r 273+20 Y2-12已知裸气管的表面温度为440 C,直径为0.3m，黑度为0.8,周围环境温度为裸气管 的周围安放遮热管（黑度为0.82，直径为0.4）（1）求裸气管的辐射散热损失。10C，在C，裸气管（2） 如果同时考虑对

14、流换热损失，已知遮热管对流换热系数为35W/m2 的散热损失为多少?解:设裸气管的温度为tv遮热管的温度为Q 裸气營对遮热管的幅射换热量为：釀热骨的般热损失的：也5彳岛）4金）*处于轴呼衡时.0】2二込3=仝 持已知歎据代入解帚： rt = S69AFt d、 4辐射散热损失为：“82W*需)帶卜Mx"曲诃T(2)当考虑遮热管的对流换热损失时，遮热管的散热损失为: »=gGyi 岛讣"(LG巧 处于热平衡时，Qn = Qu裸气管的散热损失为: 35 x (435 - 2«3 )x 3.14 x 0.4 二 8.4 x 105 W / m2-13有一平板，

15、水平放置在太阳光下， 已知太阳投射到平板上的热流量为 700W/m2，周围环 境温度为25C。如果忽略对 流换热，试求下列情况下的平板表面温度：平板表面涂有白漆。平板表面涂有无光黑漆。如果将上述平板放置在工业炉的热辐射下，当辐射热流量仍为700W /m2,环境温度仍为25 C时。已知白漆对于太阳辐射的吸收率为0.14，白漆对于低于 2000 C的热辐射的吸收率为0.90，无光黑漆对于太阳辐射的吸收率为0.96，无光黑漆对于低于2000 C的热辐射的吸收率为0.95。解：根据克希霍夫定律，黑体和灰体的吸收率等于同温度下的黑度,(1H殳投射到平娠上的太阳光辐射量为&则平板的吸收量为l： A

16、.设平板的表面温度为处于热平衡时:=.±= 0.14,严匕卯，町=2帕直代入解得:人= 314A即乎板表面温度为41°C门）当将平坂表面涂有无光黑漆时,式仍然适用：4£ = 700FF/m J = 0.96, t =0.9S 巧二2州蛊代入（町式 解得： 7； =37SA'即平板表面溫度为汕即C.（3沟将表面涂有白漆的平板放置在工业炉的辐射下时 <r-700JF/wJ, A = 0-90, £-0.90, 7；叱 2伽 K代入佃）式 解得：/； - 377K即表面涂有白漆妁平板表面瀛度为104°C同理当表面涂有无光黑漆时.求得:i

17、w-io4r2-14 热空气在 426 x 9mm的钢管中流过，热空气的温度用一个装在外径为 15mm的瓷 保护管中的 热电偶来测量，为了减小测量误差，把热电偶保护瓷管用薄铝圆筒屏蔽，屏蔽筒的黑度为 0.3，面积 为保护瓷管的4倍。空气向屏蔽筒的对流换热系数为35w/m2C,已知钢管内壁温度为 110C，热电偶 读数（即瓷管温度）为 220 C，瓷管 的黑度为0.8,空气向瓷管的对流换热系数为 52.4w/m2C,设瓷管 本身的热传导可忽略不计。试求热电偶的测量相对误差，并求出空气的实际温度。解：设薄铝圆筒（遮热罩）F1温度t3、表面积F3,管道内热空气与热接点之间的对流换 热量管道内热空气与

18、遮热罩两表面之间的对流换热量幺厂2冬亿-刃热电偶接点与遮热罩之间的辐射换热量：0I-1 i. I% i i叭遮热罩与管道壁之间的辐射换热量当热接点达到热平衡时,由于F1 vv F3，则:同理，当遮热罩达到热平衡时,代入已知数据，求得：t3=185.2 C, t仁218.2 C,热电偶测量误差:2-15 试求锅炉壁(S =20mm ,入=58w/mC )两表面的温度和通过锅炉壁的热流量。已知烟气温度 为1000 C,水的温度为200 C，从烟气到壁面的对流辐射换热系数为116w/m2C,从壁面到水的对流换热系数为2320 w/m2 Co解：通过锅炉壁的热流 量为:心亠、 亠 loon-zoo j

19、十仇唾卡I 石 7 玄 116 E 2320= S.5!xl0Ol7w'同理可得与桂触的璧面溫度为7nd1 lnIjxX d.由f厂硏厲-如）得到与烟气接融的壁面温度为: iW如-常"做2-16 一根内径为20mm，外径为30mm的钢管，包上20mm厚的保温材料，保温材料的导热系数为0.057 w/m C,表面黑度为0.7,保温层的内壁温度 为200C,周围环境温度为20C。试计算每米管长的热损失。20,亠 711-54.92« /ffi.,702 戚2x330ta为空气的温度，通过保温层导热的热流量为:解：设保温层的外表面温度为t2,则保温层向空气的辐射散热量为:

20、t1为保温层的内壁温度将已知数据代入解得：t2=70C管道每米长的散热损失为:卩+273 丫屮4 2巧100 ) 100 丿当达到稳态时，有+ 273? pfl+273 i«fl J 一 1(102-17有一套管逆流式换热器， 用水冷却油，油在内管中流动，油进出口温度分别为110C和75C,水在套管环隙中流动， 水的流量为68kg/min ,水的进出口温度分别为35C和75C。 已，知按内管外表面积计算的平均总传热系数为320 w/m2 C,油的比热为1.9KJ/Kg C。试求此换热器的 换热面积。解：该换热器的对数平均温差为：37.4C(110-75)-(7535),11075In

21、75-35通过该换热器的传热量为:6Kx4J»x(75-35)x 100060=189493 (Jf)该换热器的换热面积为:18949332x3742-18 厚0.25m的不锈钢大平板铸件，导热系数为23W/m. C，导温系数为 0.44X 10-5m2/s。在炉内加热到767C后，取出放在27 C的空气中冷却。表 面的换热系数为125W/m2. C。试计算经过85分钟之后，板中心和板表面的温度为多少。解：属于无限大平壁一维不稳定导热问题己知：6 =0, 25m, X = 23W/叭 pg二 0. 44XW5 m£/st0767 *C尸27<i =125t =85fn

22、in求 t中心tw®883 囲al办公室卫生管理制度一、主要内容与适用范围1 本制度规定了办公室卫生管理的工作内容和要求及检查与考核。2 此管理制度适用于本公司所有办公室卫生的管理二、定义 1 公共区域：包括办公室走道、会议室、卫生间，每天由行政文员进行清扫；2个人区域：包括个人办公桌及办公区域由各部门工作人员每天自行清扫。1. 公共区域环境卫生应做到以下几点：1) 保持公共区域及个人区域地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。2) 保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明 3) 保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。4 )保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。5) 保持卫生间、洗手池内无

23、污垢，经常保持清洁，毛巾放在固定(或隐蔽)的地方。6) 保持卫生工具用后及时清洁整理，保持清洁、摆放整齐。7)垃圾篓摆放紧靠卫生间并及时清理，无溢满现象。2. 办公用品的卫生管理应做到以下几点：1) 办公桌面：办公桌面只能摆放必需物品，其它物品应放在个人抽屉，暂不需要的物品就摆回柜子里，不用的物品要及时清理掉。2) 办公文件、票据：办公文件、票据等应分类放进文件夹、文件盒中，并整齐的摆放至办公桌左上角上。3)办公小用品如笔、尺、橡皮檫、订书机、启丁器等，应放在办公桌一侧，要从哪取使用完后放到原位。4)电脑：电脑键盘要保持干净，下班或是离开公司前电脑要关机。5)报刊：报刊应摆放到报刊架上，要定时

24、清理过期报刊。6)饮食水机、灯具、打印机、传真机、文具柜等摆放要整齐，保持表面无污垢，无灰尘，蜘蛛网等，办公室内电器线走向要美观，规范，并用护钉固定不可乱搭接临时线。7)新进设备的包装和报废设备以及不用的杂物应按规定的程序及时予以清除。3.个人卫生应注意以下几点：1) 不随地吐痰，不随地乱扔垃圾。2) 下班后要整理办公桌上的用品，放罢整齐。3) 禁止在办公区域抽烟。4)下班后先检查各自办公区域的门窗是否锁好，将一切电源切断后即可离开。5)办公室门口及窗外不得丢弃废纸、烟头、倾倒剩茶。4 总经理办公室卫生应做到以下几点：1)保持地面干净清洁、无污物、污水、浮土，无死角。2) 保持门窗干净、无尘土、玻璃清洁、透明。3) 保持墙壁清洁，表面无灰尘、污迹。4 )保持挂件、画框及其他装饰品表面干净整洁。三、检查及考核 每天由领导检查公共区域的环境，如有发现不符合以上要求，罚10元/次。