热工原理复习题

10、用热电偶温度计测量管道中的气体温度。温度计读数为300 oC，黑度为0.3。气体与热电偶间的传热系数为60 W/(m2 ·K)，管壁温度为230 oC，求气体的真实温度。若要减小测温误差，应采用哪些措施？

11、某合成氨厂为使其系统总压保持0.1Mpa，在该厂输送氨气的主管上接有一根管径为3mm，长度为20m的支管通入大气。该系统温度保持在25 oC，并已知25 oC时氨气在空气中的分子扩散系数为0.28×10-4 m2/s。现要求：（1）每小时损失到大气中的氨气量；（2）每小时混杂到主管中的空气量；（3）当主管中氨气以5kg/h流过时，在主管下游空气的质量分数和摩尔分数。

12、内径为30mm、长为2m的直管内壁被水浸湿，20 oC的空气以15m/s的速度通过该管。试根据比你关系求对流传热系数h及对流传质系数kc。 13、已知空气的干球温度及湿球温度分别为30 oC及25 oC，球空气的相对湿度φ，湿含量X，质量焓（热含量）h，水蒸气分压pw，绝对湿度ρw，露点td,p湿空气的密度ρs。

14、初温为20 oC，相对湿度为60%的空气，经预热到95 oC后进入干燥器，废气离开干燥器的温度为35 oC。试求：

（1）理论干燥过程蒸发1kg水蒸气所需的干空气量及热耗；

（2）△=－1255kJ/kg时，蒸发1kg水蒸气所需的干空气量及热耗。

15、耐火材料制品在逆流式隧道干燥器中进行干燥，进料量为1000kg/h，制品最初的相对水分wr1=6%，干燥后的相对水分wr2=1.5%，用空气作为干燥介质，空气的初温为15 oC，初湿含量为0.008kg水汽/kg干空气，进干燥器的空气温度为140 oC，出干燥器废气的相对湿度为60%，△=2965kJ/kg水，大气压为9.93kPa。求：（1）每小时水分蒸发量；（2）每小时干空气量；（3）每小时热耗。 16、已知煤的干燥无灰基组成如下：

组成 质量分数/%

Cdaf 82.4

Hdaf 6.0

Odaf 9.2

Ndaf 1.7

Sdaf 0.7

测定空气干燥基水分Mad=3%，灰分Aad=15%，收到基水分Mar=5%。试将该煤的组分换算为干燥基组成、收到基组成。 17、已知某倒焰窑所用煤的收到基组成为

组成 质量分数/% 其干烟气组成为

组成 体积分数/%

CO2 13.6

O2 5

N2 81.4

Car 72.0

Har 6.0

Oar 4.8

Nar 1.4

Sar 0.3

Aar 11.9

Mar 3.6

灰渣分析结果含碳17%，灰分83%。试计算每千克煤燃烧所需空气量及烟气生成量。

18、计算如下的空气过剩系数（燃料中的氮忽略不计） （1）烟气分析结果：

组成 体积分数/% （2）烟气分析结果

CO2 13.6

O2 5

N2 81.4

组成 体积分数/% 组成 体积分数/%

CO2 15.45 CO2d 4.5

COd 29.0

O2 4.0 H2d 14.0

CO 0.53 CH4d 1.8

CH4 0.4 C2H4d 0.2

N2 79.62 H2Sd 0.3

N2d 50.2

19、某窑炉用发生炉煤气为燃料，其组成为

湿煤气含水量为4%，设窑炉高温系数η=0.8，当α=1.1时，计算： （1）当煤气和空气都预热到20 oC是，计算实际燃烧温度。

（2）若要求实际燃烧温度达到1450 oC，则空气最少要预热到多高温度。 20、热空气在φ426×9mm的钢管内流过，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，已知钢管内壁温度为120℃，热电偶读数（即瓷管温度）为240℃，瓷管的黑度为0.8，空气向瓷管的对流换热系数为55W/（m2·℃）。设瓷管本身的热传导可忽略不计，试求由于热电偶保护管向钢管壁德辐射换热而引起的测量相对误差(%)，并求出空气的实际温度。

21、已知烟气温度为1200℃，水的温度为200℃，从烟气到壁面的对流辐射换热系数为116W/(m2·℃)，从壁面到水的对流换热系数为2320W/(m2·℃)。

（1）试求锅炉壁（δ=20mm，λ=58 W/(m2·℃)）两表面的温度和通过锅炉壁的热流量。

（2）随着锅炉使用时间的延长，在烟气一侧的壁面上形成了一层烟炱（δ=0.5mm，λ=0.1 W/(m2·℃)），在水一边的壁面上形成了一层水垢（δ=2mm，λ=1.16 W/(m2·℃)），试求此时锅炉壁两表面的温度和通过锅炉壁的热流量变为多少？

22、某窑炉用煤为燃料，其收到基组成（%）为： 组分 Car Har Oar Nar Sar Mar Aar

实际测定燃烧后的干烟气分析数据为

质量（%） 78.0 4.0 3.6 1.4 1.0 5.0 7.0 （%）：

CO2 O2 N2 13.4 6.1 80.5 煤灰中含炭30%，灰70%，计算：

（1） 燃烧所需实际空气量（Nm3/kg） （2） 燃烧生成实际湿烟气量（Nm3/kg） （3） 空气系数a值

23、(10分)玻璃池窑内玻璃液面至璇顶的空间高度为2.5m，如图所示，要内烟气平均温度为1500℃，烟气的标态密度1.32kg/Nm3，窑外空气温度30℃，璇顶内A点为测压点。

（1）若要保持液面处的表压强为5Pa，璇顶A点的表压强是多大？ （2）若测知璇顶A点的表压强为20Pa，液面处压强是多大？若为负压，

零压面在液面上方何处？

A 1

+5Pa 1

24、内径40mm、长3m的直管内壁被水浸湿，20℃空气以15m/s的速度通过该管。试求对流换热系数α及对流传质系数kc.

已知：标准状态下水在空气中的扩散系数D0=2.2×10 Nm/s D2,AB-5

2

1.75P?D11P2?T2??T?1????；20℃

时空气的参数：ρ=1.205kg/m3 cp=1.005kJ/kg·℃ λ=2.59×10-2w/m·℃ a=21.4×10-6m2/s ν=15.06×10-6m2/s Pr=0.703

准数公式： Nud?0.038Red34Pr13 Shd?0.038Red34Sc13

25、有一水泥立窑，内层为粘土砖，外层为红砖，其尺寸为：内径2m，粘土砖外径2.8外径3.2m，测得窑内表面温度为1100℃，外壁温度为100℃，求交界面的温度。

已知：粘土砖导热系数λ=0.835+0.58×10-3t 红砖导热系数λ=0.467+0.51×10-3t

26、已知煤的收到基组成如下： 组分 Car Har Oar Nar Sar Mar Aar 16 1.4 --- 18 11.6

燃烧时：（1）燃烧时有机械不完全燃烧现象存在，灰渣中含C量10%； （2）要求还原焰烧成，干烟气分析中CO含量为5%； （3）高温系数η=68%，空气、煤均为20℃；试计算： （1）干烟气及湿烟气组成百分率（不考虑空气带入水汽） （2）1kg煤燃烧所需空气量 （3）1kg煤燃烧生成湿烟气量 （4）实际燃烧温度

（5）如果实际燃烧温度不能满足工艺要求，可以采取哪些措施？

（6）如果把空气预热至1000℃时，此时实际燃烧温度较不预热时提高了多少？

已知：煤低位发热量公式：Qnet,ar?339Car?1030Har?109?Oar?Sar??25Mar

质量（%） 48 5 20℃时煤的比热为1.20 kJ/kg·℃

不同燃烧产物及干空气的平均比热（kJ/Nm3·℃） 温度（℃） 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 燃烧产物 煤 1.36 1.41 1.45 1.49 1.53 1.56 1.59 1.62 1.65 1.68 1.69 1.70 1.72 重油 1.36 1.41 1.44 1.47 1.52 1.55 1.59 1.62 1.63 1.65 1.67 1.69 1.71 发生炉煤气 1.36 1.41 1.45 1.49 1.53 1.56 1.60 1.62 1.65 1.68 1.69 1.70 1.72 焦炉煤气 1.36 1.39 1.49 1.46 1.50 1.54 1.57 1.60 1.62 1.64 1.66 1.68 1.70 温度（℃） 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 干空气 1.295 1.300 1.308 1.318 1.329 1.343 1.357 1.371 1.385 1.398 1.410 1.422 1.433 27、某窑炉的炉墙厚为240mm，窑墙上下各有一个直径为200mm的小孔，两个孔间垂直距离为1m，窑内气体温度为1200℃，烟气标态密度为1.32kg/Nm3，外界空气温度为20℃，空气标态密度为1.293kg Nm3，窑内零压面在两个小孔垂直距离的中间。求通过上下两个小孔的漏气量。 28、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/m3，混凝土导热系数为1.5W/(m2·℃)，假设此墙两壁温度为25℃，限制墙内最高温度不超过55℃，试问墙厚不得超过多少米。

29、有一水平放置的空气夹层，夹层厚度为20mm，热面温度为120℃，冷面温度为20℃，试求：

(1)热面在下，冷面在上时的换热量 (2)热面在上，冷面在下时的换热量

某倒焰窑所用煤的收到基组成为

组分 Car Har Oar Nar Sar Mar Aar

质量（%） 72 6 4.8 1.4 0.3 3.6 11. 9

高温阶段在窑底处测定其干烟气组成为：

组分 CO2 O2 N2

体积（%） 13.6 5.0 81.4

灰渣分析：含C为17％，灰分为83％。

高温阶段小时烧煤量为450kg，计算该阶段每小时烟气生成量（Nm3）、空气需要量（Nm3），空气系数a值。