计算题(3小题,每题10分,共30分)1)设一窑墙,用粘土砖和红墙二层砌成,其中内墙用粘土砖,外墙用红砖,厚度均为230mm。窑墙内表面温度为1200℃,外表面温度100℃,红砖容许的使用温度为700℃以下。求每平方米窑墙的热损失,并判断红砖在此条件下能否使用。已知粘土砖和红砖的导热系数各为:λ1=0.70+0.55×10－3 t W/(m. ℃);λ2=0.46+0.44×10－3 t W/(m. ℃)。『解』:假定交界处的温度为600℃,则:λ1=0.70+0.55×10－3 ×[(1200+600)/2]=1.20 W/(m. ℃)λ2=0.46+0.44×10－3 ×[(600+100)/2]=0.61 W/(m. ℃)q=(1200-100)-|||-(0.23/1.2+0.23/0.61) =1930N/(m)^2校核交界处的温度:q=(1200-100)-|||-(0.23/1.2+0.23/0.61) =1930N/(m)^2与假设温度相比较:误差=(830-600)/600×100%=38.3%误差超过5%,故重新设定交界处温度为830℃,此时:λ1=0.70+0.55×10－3 ×[(1200+830)/2]=1.26 W/(m. ℃)λ2=0.46+0.44×10－3 ×[(830+100)/2]=0.66 W/(m. ℃)q=(1200-100)-|||-(0.23/1.2+0.23/0.61) =1930N/(m)^2校核交界处的温度:q=(1200-100)-|||-(0.23/1.2+0.23/0.61) =1930N/(m)^2与假设温度相比较:误差小于5%,故第二次假设正确。答:每平方米窑墙的热损失为2080W/m2 。由于t2=820℃大于红砖的使用温度极限700℃,故红砖在此条件下不能使用。2)用喉管造成负压以抽走吸池中的液体。已知大管:d=80mm,流速u=2m/s,压强p=1kgf/cm(表压),ρ=1000 kg/m;液体ρ=1200 kg/m,当地重力加速度为9.81m/s;抽吸的液体的高度h为1米。求喉管的直径d1=?(忽略阻力)『解』:A-A2为等压面,据静力学方程:ρ1gh+p=0,∴ p=-ρgh;列柏努利方程1—2由连续式方程:q=(1200-100)-|||-(0.23/1.2+0.23/0.61) =1930N/(m)^2答:喉管的直径为28mm。3)一根水平放置的蒸汽管道, 其保温层外径d=583 mm,外表面实测平均温度及空气温度分别为 tw=48℃, tf=23℃,此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数 h=3.42 W /(m2 K), 保温层外表面的发射率,即黑度 ε=0.9,黑体的辐射系数σ为5.67×10-8W/(m2.K4)。问:(1) 此管道的散热必须考虑哪些热量传递方式;(2)计算每米长度管道的总散热量。