样品问题-复合材料壁面导热传热

问题陈述

通过每单位面积的热传导，确定在由火粘土制成的炉壁上的总热传导。炉壁的厚度为12英寸或1英尺。这堵墙与外界绝缘。墙体和保温材料的导热系数分别为0.1 W/m·K和0.01 W/m·K。炉子的工作温度是650度⁰C.炉墙外的平均环境温度为30⁰绝缘外表面的允许温度为80℃⁰C.若空气侧传热系数为0.4 W/m²·K，计算最小绝缘厚度要求。

解决方案

示例问题可以通过下面给出的步骤来解决。首先计算了炉壁到大气的最大可能传热速率。在此基础上，可以估算出对绝缘厚度的最小要求。

Step1

指ld乐动体育appEnggCyclopedia关于传热系数的文章，用于计算传热速率与壁面与空气之间的个别传热系数之间的关系。

Q / A = h_一个×(T₂- t_一个) -空气侧传热率W/m²

因此，Q/A = 0.4×(80-30) = 20.0 W/m²

这是通过炉壁和保温的最大极限传热速率。

步骤2

通过平板壁的传导性热传导在ld乐动体育app百科全书关于传导的文章．

对于一堵平墙，

Q / A = k1×(T₁- t_我) / L₁= k2×(T_我- t₂) / L₂

因此,

(T₁- t_我) = (Q / A)×(L₁/ k1)……(1）

和(T_我- t₂) = (Q / A)×(L₂/ k2)……(2)

(1) + (2)

(T₁- t₂) = (Q / A)×(L₁/ k1 + L₂/ k2)……（3）

由这个方程我们可以得出，对于具有不同材料层的复合墙体，整体传热速率可以表示为，

(T₁- t₂) ÷ (q / a) = (l₁/ k1 + L₂/k2) =传热阻力

换热阻力的逆表示传导性换热系数，由

导电传热系数=1 / (L₁/ k1 + L₂/ k2) = k1k2 / (L₁k2 + L₂k1)

步骤3

最大允许传热速率代表最小的保温厚度要求。因此，Q/A = 20.0W/m²

因此，在式(3)中，除L外的所有变量都已知₂．因此，可以通过求解该方程来确定L₂．

方程(3)的解是L₂= 0.25米或10英寸。

这是炉壁的最低保温厚度要求。

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