试题详情
简答题某加热炉为一厚度为10mm的钢制圆筒，内衬厚度为250mm的耐火砖，外包一层厚度为250mm的保温材料，耐火砖、钢板和保温材料的导热系数分别为0.38W/（m·K）、45W/（m·K）和0.10W/（m·K）。钢板的允许工作温度为400℃。已知外界大气温度为35℃，大气一侧的对流传热系数为10W/（m2·K）；炉内热气体温度为600℃，内侧对流传热系数为100W/（m2·K）。试通过计算确定炉体设计是否合理；若不合理，提出改进措施并说明理由。（补充条件：有效管径2.0m）
  • 设由耐火砖内侧表面和保温材料外测表面的面积分别为A1和A4，耐火砖、钢筒和保温材料的对数平均面积分别为Am1、Am2、Am3。钢板内侧温度为T。稳态条件下，由题意得：

    （因为钢板内侧温度较高，所以应该以内侧温度不超过400℃为合理）
    有效管径R=2.0m
    带入已知条件，解得T＝463.5℃>400℃
    计算结果表明该设计不合理。
    改进措施：
    1、提高钢板的工作温度，选用耐热钢板；
    2、增加耐火砖厚度，或改用导热系数更小的耐火砖。

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