题目
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。
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。
题目解答
答案

解析
步骤 1:确定耐火砖层与绝热砖层接触面的温度
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃,绝热砖的耐热温度为940℃,因此,耐火砖层与绝热砖层接触面的温度为940℃。
步骤 2:计算绝热砖层的厚度
已知耐火砖层的热导率λ1=1.05W/(m·℃),厚度b1=230mm,绝热砖层的热导率λ2=0.151W/(m·℃),耐火砖层与绝热砖层接触面的温度为940℃,普通砖的耐热温度为130℃。
通过耐火砖层的热传导计算热流密度q。
$q=\dfrac {{\lambda }_{1}}{{b}_{1}}({t}_{1}-{t}_{2})$
$=\dfrac {1.05}{0.23}(1000-940)=274$ W/m²
绝热砖层厚度b2的计算
$q=\dfrac {{\lambda }_{2}}{{b}_{2}}({t}_{2}-{t}_{3})$
${b}_{2}=\dfrac {{\lambda }_{2}({t}_{2}-{t}_{3})}{q}$
$=\dfrac {0.151(940-130)}{274}=0.446m$
每块绝热砖的厚度为0.23m,取两块绝热砖的厚度为
${b}_{2}=2\times 0.23=0.46m$
步骤 3:计算普通砖层的外侧壁温
已知普通砖层的热导率λ3=0.93W/(m·℃),厚度b3=240mm,普通砖的耐热温度为130℃。
通过普通砖层的热传导,计算普通砖层的外侧壁温t4。
$q=\dfrac {{\lambda }_{3}}{{b}_{3}}({t}_{3}-{t}_{4})$
${t}_{4}={t}_{3}-\dfrac {q{b}_{3}}{{\lambda }_{3}}$
$=130-\dfrac {274\times 0.24}{0.93}=34.6℃$
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃,绝热砖的耐热温度为940℃,因此,耐火砖层与绝热砖层接触面的温度为940℃。
步骤 2:计算绝热砖层的厚度
已知耐火砖层的热导率λ1=1.05W/(m·℃),厚度b1=230mm,绝热砖层的热导率λ2=0.151W/(m·℃),耐火砖层与绝热砖层接触面的温度为940℃,普通砖的耐热温度为130℃。
通过耐火砖层的热传导计算热流密度q。
$q=\dfrac {{\lambda }_{1}}{{b}_{1}}({t}_{1}-{t}_{2})$
$=\dfrac {1.05}{0.23}(1000-940)=274$ W/m²
绝热砖层厚度b2的计算
$q=\dfrac {{\lambda }_{2}}{{b}_{2}}({t}_{2}-{t}_{3})$
${b}_{2}=\dfrac {{\lambda }_{2}({t}_{2}-{t}_{3})}{q}$
$=\dfrac {0.151(940-130)}{274}=0.446m$
每块绝热砖的厚度为0.23m,取两块绝热砖的厚度为
${b}_{2}=2\times 0.23=0.46m$
步骤 3:计算普通砖层的外侧壁温
已知普通砖层的热导率λ3=0.93W/(m·℃),厚度b3=240mm,普通砖的耐热温度为130℃。
通过普通砖层的热传导,计算普通砖层的外侧壁温t4。
$q=\dfrac {{\lambda }_{3}}{{b}_{3}}({t}_{3}-{t}_{4})$
${t}_{4}={t}_{3}-\dfrac {q{b}_{3}}{{\lambda }_{3}}$
$=130-\dfrac {274\times 0.24}{0.93}=34.6℃$