结构推理
一直径为 30mm 、壁温为 100 ℃ 的管子向温度为 20 ℃ 的环境散热，热损失率为 100W/m 。为把热损失减小到 50W/m ，有两种材料可以同时被利用。材料 A 的导热系数为 0.5 w/m K ，可利用度为 3.14 × 10 -3 m 3 /m ；材料 B 的导热系数为 0.1 w/m K ，可利用度为 4.0 × 10 -3 m 3 /m 。试分析如何敷设这两种材料才能达到上要求。假设敷设这两种材料后，外表面与环境间的表面传热系数与原来一样。
【正确答案】解：对表面的换热系数α应满足下列热平衡式：
由此得α =13.27 w/m 2 K
每米长管道上绝热层每层的体积为 。当 B 在内， A 在外时， B 与 A 材料的外径为 d 2 、 d 3 可分别由上式得出。
此时每米长度上的散热量为：
当 A 在内， B 在外时， A 与 B 材料的外径为 d 2 、 d 3 可分别由上式得出。
此时每米长度上的散热量为：
绝热性能好的材料 B 在内才能实现要求。