太原理工大学热工基础复习
1.设有一窑墙，用粘土砖和红砖两种材料砌成，厚度均为230mm ，窑墙内表面温度为1200℃，外表面温度为100℃。试求每平方米窑墙的热损伤。已知粘土砖的导热系数为 λ1=0.835+0.00058tW/（m.℃），红砖的导热系数为λ2=0.467+0.00051tW （m.℃）。红砖的允许使用温度为700℃以下，那么在此条件下能否使用？
解：先假设交界面处温度为600℃，则粘土砖与红砖的导热系数分别为： λ1=0.835+0.00058*
2
600
1200+=1.357 λ2=0.465+0.00051*
2
100
600+=0.642{W/(m.℃)}
用q= △t/Rt(W/m 2) 计算热流为：q=642
.023
.0357.123.01001200+
-=2084（W/m 2）
由于交界面处温度是假设的，不一定正确，必须校验，因为： t 1-t 2 =q 1
1λδ 所以t 2=t 1-q
1
1λδ=1200-2084*28.123
.0=826（℃） 求出的温度与假设的温度不符合，表示假设的温度不正确，重新假设交界面温度为830℃，则 λ1=0.835+0.00058*2
826
1200+=1.42 λ2=0.465+0.00051*
2
100
826+=0.703{W/(m.℃)}
q =
703
.023
.042.123.0100
1200+
-=2249（W/m 2）再校验交界面温度：t 2 =1200-2249*42
.123.0=835（℃）
求出的温度与假设温度基本相符，表示第二次计算是正确的。由此可得出：1.通过此窑墙的热流量为2249W/m 2.红砖在此条件下使用不适宜。
2.设某窑炉的耐火砖壁厚0.5m ，内壁面温度为1000℃，外壁面温度为0℃，耐火砖的导热系数λ=1.16*（0.1+0.001t ）W(m.℃)试求通过炉壁的热流q 解：先计算炉壁的平均温度t av =
2
t t 2
1+=
2
1000+=500（℃)
根据平均温度t av 值代入q=δ
λav
△t 得q=
δλav △t=5
.074.1*1000=3480（W/m 2） 3.两无限大平行平面，其表面温度分别为20℃及600℃，黑度均为0.8.试求这两块平行平面的1本身辐射，2投射辐射3.有效辐射4.净辐射热量 解：两无限大平行平面12?=21?=1 F1=F2 t 1=20℃ t 2=600℃ 1ε=2ε=0.8
(1)1板的本身辐射E 1=1εE 0=1ε.C 0(
1001T )4=0.8*5.669（10020273+）4=334.2W/m 2 2板的本身辐射E 2=2εE 0=2ε.C 0(1002T )4=0.8*5.669（100
873）4
=26342.3W/m 2
（2+3）因为11?=22?=0 平面1辐射出总能量全面投射在2上 所以J 1=G 2 J 2=G 1 A ～ε R=1-ε～0.2
J 1=εE 1,0+RG 1 J 2=εE 2,0+RG 2 J 1=εE 1,0+RJ 2 J 2=εE 2,0+RJ 1 J 1=εE 1,0+R(εE 2,0+RJ 1 ).J 1=2
2011R
R -E +E ，，εε
G 2=J 1=
2
2.01
3.26342*2.02.334-+=5836.1W/m 2
G 2=J 2=εE 2，0+RJ 1=26342.3+0.2*5836.1=2750.9W/m 2
(4)Enet ，1=J 1-G 1=-21673.4W/m 2 Enet ，2=J 2-G 2=21673.4W/m 2
4. 试求直径为0.3m ，黑度为0.8的裸气管的辐射散热损失，已知裸气管的表面温度为440℃，周围环境温度为10℃。 解：裸气管在空气中对外窑墙辐射 因为ε2=1 ?12=1
Qnet1,2=ε1,2C 0{（
1001T ）4-(1002T )4}?12F 1=ε1C 0{(1001T )4-(1002T
)4}F 1= 0.8*5.669{(100440274+)4-(100
10273+)4
}*0.30*3.14
=4.5352*(2584.39-64.14)*0.942=10766.9w 每米辐射换热q net1,2=
L
Q 2
.1net =10766.9w/m 5.已知煤的收到基组成如下：
组分 Car Har Oar Nar Sar Mar Aar 质量（%） 48 5 16 1.4 - 18 11.6 设1.燃烧时有机械不完全燃烧现象存在，灰渣中含 C 量为10% 2.要求还原焰烧成，干烟气分析中CO 含量为5% 计算，1.干烟气及湿烟气组成2.1Kg 煤燃烧所需空气量 3.1Kg 煤燃烧生成湿烟气量 解：基准：100Kg 煤。 落入灰渣中C 量为：11.6*
10
10010
-=1.29Kg
至烟气中C 量为：48-1.29=46.7kg
12
7
.46=3.89kmol 设其中x kmol C 生成CO ，则（3.89-x ）kmol C 生成CO 2 生成烟气的组成（kmol ）CO X CO 2 (3.89-X)
H 2O 25+
18
18
=3.5 O 2 -
N 2 28
4.1+{2X +(3.89-X)+2*25-3216}*2179
=17.5-1.88X
总干烟气量为：x+（3.89-x ）+17.5-1.88x=21.39-1.88x 题中给出干烟气中含CO 为5%即：
x
88.139.21x
-=0.05 x=0.98
1.烟气组成 CO CO 2 N 2 H 2O 烟气量 0.98
2.91 15.66
3.5 干烟气（%）5.0 1
4.9 80.1 湿烟气（%）4.2 12.6 68.0 1
5.2
2.空气量：{2
x +（3.89-x ）+
2*25-3216}*21100*100
4.22=4.43(Nm 3/Kg) 3.湿烟气量：（0.98+2.91+1
5.66+3.5）*100
4
.22=5.16(Nm 3/Kg)
6.已知煤的收到基组成如下：
组分 Car Har Oar Nar Sar Aar Mar 质量（％） 72.0 4.4 8.0 1.4 0.3 4.9 9.0
当α=1.2时，计算1KG 煤燃烧时所需要空气量，烟气量，及烟气组成。 解 基准：100KG 煤。列表计算如下： 1KG 煤燃烧所需要理论空气量V 0a ： V a 0=
21
100
*
10086.6*22.4=7.32(Nm3/kg) 实际空气量V a ：
Va=αV 0a =1.2*7.32=8.78(Nm3/kg) 理论烟气量V 0: V 0=
100
56
.34*22.4=7.74(Nm3/kg) 实际烟气量V ： V=
100
8
.41*22.4=9.2（Nm3/kg ） 7.某倒焰窑所用煤的收到基组成为：
组分 Car Har Oar Nar S ar M ar 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 CO 2 O 2 N 2
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400Kg ，计算该阶段每小时烟气生成量（Nm 3）及空气需要量（Nm 3）
解：（1）烟气量（Nm 3/h ）根据c 平衡：煤中c=烟气量+灰渣中C 基准：100kg 煤 煤中c 量：72Kg 灰渣中C 量为：11.9*
83
17
=2.44（kg ） 设100kg 煤生成干烟气量为xNm 3，则：72=1006.13x*4
.2212
+2.44 x=954Nm 3/100kg 煤
生成的水蒸气=（2
6+
18
6
.3）*22.4=71.7（Nm 3/100kg 煤） 湿烟气量=954+71.7=1026（Nm 3/100kg 煤） 小时湿烟气生成量为：
100
400
*1026=4104（Nm 3/h ） （2）空气量（Nm 3/h ）
根据N 2平衡：空气中N 2+燃料中N 2=烟气中N 2
基准：100kg 煤 煤中N 2量为：
28
4
.1*22.4=1.12（Nm 3） 设100kg 煤需空气量为yNm 3，则空气中N 2量为=100
79
y （Nm 3）
烟气中N 2量为=100
4
.81x=0.814*954=776.6（Nm 3）
根据N 2平衡：1.12+0.79y=776.6 y=982（Nm 3/100kg 煤）
从上面看出燃料中N 2量为空气中N 2量比较，很小，可以忽略，若忽略煤中N 2量，则0.79y=776.6
Y=
79.06.776=983（Nm 3/100kg 煤） 误差=982
982
983 *100%=0.1% 高温保温阶段小时空气需要量为：100
400
*982=3928（Nm 3/h ）
8.如图，热空气在垂直等径的管道中流动，管内平均温度为546℃，管外空气温度为0℃，求：
（1） 热空气自上而下流动在截面2-2处的静压，并绘出1-1与2-2截面间的压
头转变图，已知1-1与2-2截面的摩擦阻力为4pa,截面1-1处的静压为