传热部分习题答案
传热部分习题答案
1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示，用热电偶来测量管道中高温气流的温度T f
,壁管温度。试分析热电偶结点的换热方式。
解：具有管道内流体对节点的对流换热，沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射
1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数＝95W/(m
.K)，壁面厚
＝2.5mm ，
水侧表面传热系数W/(m .K)。设传热壁可以看成平壁，试
计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手？
解：
则＝94.7
，应强化气体侧表面传热。 1-22 在上题中，如果气侧结了一层厚为2mm 的灰，;水侧结了一层厚为1mm 的水垢。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少？
解：由题意得
＝34.6
1-32 一玻璃窗，尺寸为60，厚为4。冬天，室内及室外温度分别为20℃及-20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W ，外表面强制对流换热表面系数为50。玻璃的导热系数。试确定通过玻璃的热损失。
解：
＝57.5W
-2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45,0. 07及0.1。冷藏室的有效换热面积为37.2，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按
1.5及
2.5
计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。 解：由题意得
＝
＝357.14W
f
w T
T <1h 2
δ)./(5.46K m W =λ58002=h 2;010526.01
11==
h R ;
10376.55.460025.052-?===λδR ;
10724.1580011423-?===h R λδ++=
21111
h h K )./(2
K m W )./(116.0K m W =λ)./(15.1K m W =λ5800
115.1001.05.460025.0116.0002.09511
111
2
3322111++++=
++++=
h h K λδλδλδ)./(2
K m W cm cm 30?mm )./(K m W )./(78.0K m W =λλδA Ah A h T
+
+?=
Φ2111)./(K m W )./(K m W )./(K m W 2
m )./(2K m W )./(2
K m W 332211212
111λδλδλδ++++-?
=Φh h t t A 2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11)
2(30?+
+++--
357.14×3600＝1285.6KJ
-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成，且(见附图)。已知
,,烘箱内空气温度℃，内壁面的总表面传
热系数。为安全起见，希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度
25℃，外表面
总传热系数
。 解：热损失为
又
℃；
联立得
2-18 在一根外径为100mm 的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06
，另一种为0.12，两种材料的厚度都取为75mm ，试比较把导热系数
小的材料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中，绝热层内外表面的总温差保持不变。 解：将导热系数小的材料紧贴壁管
将导热系数大的材料紧贴壁管则
故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。
若为平壁，则平壁
由于所以不存在此问题。
2-31 试比较附图所示的三种一维导热问题的热流量大小：凸面锥台，圆柱，凹面锥台。比较的条件是及导热系数均相同。三种形状物体的直径与x 轴的关系可统一为
，其中a 及n 值如下：
凸面锥台 柱体 凹面锥台
a 0.506 0.08m 20.24 n 0.5 0.0 1.5
。
解：对于变截面导热
B A δδ2=)./(1.0K m W A =λ)./(06.0K m W B =λ4001=f t )./(501K m W h ==
2f t )./(5.92
2K m W h =()()
22111f f B
B
A A fw
f t t h t t h t t q -+-=+-=
λδλδ50
=fw t B A δδ=m m B A 039.0;078.0==δδ)./(K m W )./(K m W ()19.19227550757550ln 2507550ln 212121t t l l l t t -=
???
??++++??? ??+-=
Φππλλπ()()47
.1526.1ln 5.2ln 2211
221t t l t t l -=+
-=
Φ'πλλπ22
112
1λδλδ+-=
t t q 21δδδ==211,,t t d n ax d =2/1m 2
/1-m mm x mm x 125,2521==()
?
-=
Φ2
1
21x x x
A dx t t λ
凸面锥台 ＝
柱体
＝
凹面锥台 ＝
由上分析得
2-44 一半径为
的实心圆柱，内热源为
，
,A 为常数。在
处
。试导出圆柱体中的温度分布。
解： (1) r=0, (2) (3)
三式联立最终可解得
2-51 在温度为260℃的壁面上伸出一根纯铝的圆柱形肋片，直径d=25mm ，高H=150mm 。该柱体表面受温度
16℃的气流冷却，表面传热系数h=15
。肋端绝热。试计
算该柱体的对流散热量。如果把柱体的长度增加一倍，其他条件不变，柱体的对流散热量是否也增加了一倍？从充分利用金属的观点来看，是采用一个长的肋好还是采用两个长度为其一半的较短的肋好？
解：
又
所以得
代入数据查表得， 当其他条件不变时
由上述结果可知长度增加一倍而散热量没有增加一倍，因此从充分利用金属的观点，采用长度为其一半的较短的肋较好。
2-53 过热蒸气在外径为127mm 的钢管内流过，测蒸气温度套管的布置如附图所示。已知套管外径d=15mm ，壁厚＝0.9mm ，导热系数49.1。蒸气与套管间的表面传
热系数h=105
。为使测温误差小于蒸气与钢管壁温度差的0.6％，试确定套管应
有的长度。 解：按题意应使
，查附录得：，
?2
1x x X A dx 2
1223204821-+=+?m dx x a
n x x n π?
2
1x x X A dx 2
1235.320421--=?m dx x a x x π?2
1x x X A dx ()2
42
23.26324201621-=??m dx x x x π2
13Φ>Φ>Φ0
r )1()(0Ar r +Φ=Φ
0Φ
r r =0
t t =01=Φ+??? ??????
r t r r r λ0
=dx dt 0
0,t t r r ==()()[]
3302200436t r r A r r q t +-+-Φ= =
f t )./(2
K m W 02
2=Φ+λ dx t d ()c
c s A t t hp dx A ∞-=Φ-=Φ
()
mH mth Q A c 0λ-=ΦW 1
.40=ΦW H H 9.66,2=Φ'
='
δ=λ)./(K m W )./(2
K m W (),
1006.01%6.000==≤mh ch h h θθθθ，()7.166=mh ch []81.5)7.166(==ch arc mh
。
2-76 刚采摘下来的水果，由于其体内葡萄糖的分解而具有“呼吸”作用，结果会在其表面析出C ,水蒸气，并在体内产生热量。设在通风的仓库中苹果以如附图所示的方式堆放，并有5℃的空气以0.6m/s 的流速吹过。苹果每天的发热量为4000J/kg 。苹果的密度
，导热系数＝0.5；空气与苹果间的表面传热系数h=6
。试计算稳态下苹果表面及中心的温度。每个苹果可按直径为80mm 的圆球处
理。
解：利用有内热源的一维球坐标方程：
，，，
边界条件为：。
为满足第一边界条件，必须为0。
代入第二条件：
，即：
，由此得：，
温度分布为：，
由此得：当时，；当r=0时，。
也可由稳态热平衡得出：，由此得：，
，
，
。
2-78 为了估算人体的肌肉由于运动而引起的温升，可把肌肉看成是半径为2cm 的长圆柱体。肌肉运动产生的热量相当于内热源，设。肌肉表面维持在37℃。过程处于
稳态，试估算由于肌肉运动所造成的最大温升。肌肉的导热系数为0.42
。
m
H A hU
m 119.075.4881
.575.48109.01.491053
==∴=??≡=
-，τ
λ2O 3/840m kg =ρλ)./(K m W )./(2K m W 0122
=Φ+??? ?????? r t r r r λ
λ/22Φ-=??? ?? r dr dt r dr d 13
2
3c r dr dt r +Φ-=λ213r c r dr
dt +Φ-= 2
126c r c r t +-+Φ-=λ
()
∞-=-==??=t t h dr dt R r r t r λ；，001c ??
????-???? ??+Φ-=??? ??Φ-∞t c r h r 226/3λλ ??????-???? ??+Φ-=Φ∞t c r h r 22/63λ ∞
+Φ+Φ=t R h R c λ6322 ()()
m
t r R h R r t +-Φ+Φ=2263λ R r =∞+Φ=h h R t s 3 ∞
+Φ+Φ=t R h R t λ6320 s t ()∞
-=??? ??Φt t h R R s 23434ππ ∞+Φ=t h R t s 3 ()
3
2
3539.388.102400036002410190.140004000m W s m J
s m J day m J ==???=Φ
-＝ ()
℃
℃℃℃℃09.5086.056304.09.3853523=+=??+=Φ+=K m W m m W h R t s ℃
℃
℃11.502.009.55.0604.09.3809.563520=+=??+=Φ+Φ+=λR h R t 3
/5650m W =Φ
)./(2
K m W
解：如右图所示，一维稳态导热方程，
。
， ，最大温度发生在r=0处，
。
3－3 假设把汽轮机的汽缸壁及其外的绝热层近似地看成是两块整密接触的无限大平板（绝热层厚度大于汽缸壁）。试定性地画出汽缸机从冷态启动（即整个汽轮机均与环境处于热平衡）后，缸壁及绝热层中的温度分布随时间的变化。 解：
3－4 在一内部流动的对流换热试验中（见附图），用电阻加热器产生热量加热量管道内的流体，电加热功率为常数，管道可以当作平壁对待。试画出在非稳态加热过程中系统中的温度分布随时间的变化（包括电阻加热器，管壁及被加热的管内流体）。画出典型的四个时刻；初始状态（未开始加热时），稳定状态及两个中间状态。 解：如图所示：
r dr dt r dr d dr dt r dr d r Φ
-=??? ??=Φ+??? ?? λλ,012
12112ln 422c r c r t r c r dr dt c r dr dt r ++Φ
-=+Φ-=+Φ-=λλλλλ ，，w
w w t R c c R t t t R r c dr dt r +Φ
=+Φ-====∴==λλ4400022221 ，，，；，，()
w
t r R R t r t +-Φ=Φ
++Φ-=∴∞λλλ4442222 ℃
35.142.0402.05650422max 0=??=Φ
=?=-λR t t t w
3－6 一初始温度为t 的物体，被置于室温为t 的房间中。物体表面的发射率为，表面与空气间的换热系数为h 。物体的体集积为V ，参数与换热的面积为A ，比热容和密度分别为c 及。物体的内热阻可忽略不计，试列出物体温度随时间变化的微分方程式。 解：由题意知，固体温度始终均匀一致，所以可按集总热容系统处理 固体通过热辐射散到周围的热量为：
固体通过对流散到周围的热量为：
固体散出的总热量等于其焓的减小
即
3－11 一根裸露的长导线处于温度为t 的空气中，试导出当导线通以恒定电流I 后导线温度变化的微分方程式。设导线同一截面上的温度是均匀的，导线的周长为P ，截面积为Ac 比热容为c ，密度为电阻率为
，与环境的表面传热系数为h ，长度方向的温度变化略而
不计。若以知导线的质量为，电阻值为
，电流为8A ，试确定导线刚通电瞬间的温升率。
0∞ερ)(4
41∞-=T T A q σ)(2∞-=T T hA q τρd d cv
q q t
-=+21τρσd d cv
T T hA T T A t -=-+-∞∞)()(44ρe ρ)/(460/45.3K kg J ，c m g ?=m /1063.32
Ω?-./46.1460
1
1045.311063.388111r r d ,0,
0,0,r d ,t ),()(32222222c s K c A A l c A I d t t t t c A hP c A I d t A rdx I t t hPdx d dt c
dx A dx c c =??????=????===-==-==-=-==-+--∞∞∞∞ρρτθθθτρθ
ρτθθτρττττ
则有：
在通电的初始瞬间，可得：令作热平衡，可得：度解：对导线的任意段长
3－18 直径为1mm 的金属丝置于温度为250
C 的恒温槽中，其电阻值为。设电阻强
度为120A 的电流突然经过此导线并保持不变，导线表面与油之间的表面传热系数为
，问当导线温度稳定后其值为多少？从通电开始瞬间到导线温度与稳定时
之值相差10
C 所需的时间为多少？设表面传热系数保持为常数，导线的
。
一维非稳态导热
解：（1）稳定过程热平衡：
（1） 可采用集总参数法：令，由热平衡
解齐次方程
方程的解为：
，由得
（a ） 无限大平板
（b ） 3-25 有一航天器，重返大气层试壳体表面温度为10000
C ，随即落入温度为50
C 的
海洋中，设海水与壳体表面间的传热系数为
，试问此航天器落入海洋后5min 时表面温度是多少？壳体壁面中最高温度是多少？壳体厚，
，，其内侧可认为是绝热的。
（c ）
解：
（d ）
由图3-6查得，由图3-7查得
（e ）
（f ）
m /01.0Ω)/(5502K m W ?)/(W 25/0008)/(5003K m m kg k kg J c ?=?=＝、、λρR I t t D h w 2
)(=-∞πC
t Dh R
I t w 024.108=∞+=π∞-=t t θ????
?===+=Φ?
0,00θτθτθρhA d d cV v )ex p(0τρθθτθρcV hA
C hA d d cV
-=?=+)exp(1τρθcV hA
C hA v +Θ=
?
o ==θτ,0s hA C v
04.81＝，代入数据得τ?
Θ-
=)/(13512
K m W ?mm 50=δ)/(8.56k m W ?=λs m /1013.426-?=α496.005.0300
1013.4,0.105.011358.5612
620=??===?==-δτδλa F h Bi 8.00=θθm 52.065.08.0,65.00=?=?∴=m
l m m l θθ
θθθθC
t C t t t t m n n m 0052299552.05,801)51000(8.05)(8.0=?+==-?+=-+=∞
（g ） 3－26 厚8mm 的瓷砖被堆放在室外货场上，并与－150
C 的环境处于热平衡。此后
把它们搬入250
C 的室内。为了加速升温过程，每快瓷砖被分散地搁在墙旁，设此
时瓷砖两面与室内环境地表面传热系数为。为防止瓷砖脆裂，需
待其温度上升到100
C 以上才可操作，问需多少时间？已知瓷砖地
，。如瓷砖厚度增加一倍，其它条件不变，
问等待时间又为多长？
（h ）
解：
（i ）
由图3-6查得
（j ）
（k ）
厚度加倍后，
（l ）
（m ） 3-54、已知：一正方形人造木块，边长为0.1m ， （n ） 初温为25，
经过4小时50分
（o ） 24秒后，木块局部地区开始着火。 （p ） 求：此种材料的着火温度。
（q ） 解：木块温度最高处位在角顶，这是三块无限大平板相交处。
（r ）
（s ）
3-55、已知：一易拉罐饮料，初温为
，物性可按水处理，罐的直径为50mm ，高为120mm ，
（t ）
罐壳的热阻可以忽略，罐中的饮料的自然对流可以忽略。，
（u ）
求：饮料到达
所需的时间。
)/(4.42
K m W ?s m /105.727-?=α)/(1.1k m W ?=λ.5.62004
.04.41
.11,375.0,
402515,1525100000=?==-=--=-=-=Bi C C m m θθθθm in
3.211280105.700
4.060.607
2
2
00==??==∴=-s a F F δτm in 442645105.7008.031,31,25.31172
200==??==∴==-s a F F Bi δτ查得,/810),/(65.03
m kg K m W =?=ρλ),/(2550K kg J c ?=C ?),/(5.6,4252
K m W h C t ?=?=∞.
411)42525(0353.0425)(0353.0t 0.0353
0.328.
328.041.08.0,4.06-319.205.01742410147.3,/10147.3255081065.0,
8.07-3;1.05.065.005
.05.6i 03
300
s 0
m s 0s 0m 2
722
7s C t t t R a F s m c a h B m o m
?=-?+=-+=∴===Θ=?====??==?=?===>=?=
=
∞∞--角顶温度：，）（角顶处无量纲温度：查得由图；
查得由图θθθθθθθθθθ
τρλθθλ
δ
C ?30C t ?=∞5)./(102
K m W h ?=C ?10
（v ）
解：物性按计，则有
（w ）
（x ）
（y ）
（z ）
（aa ） 4-8、一个二维物体的竖直表面收液体自然对流
冷却，为考虑局部表面传热系数的影响，表面
传热系数采用来表示。试列出
附图所示的稳态无内热源物体边界节点（M,n ）
的温度方程，并对如何求解这一方程提出你的看法。设网格均分。
：利用热平衡法： （bb ）
，
（cc ） 将h 写为
，其
中为上一次迭代值，则方程即可线性化。
（dd ）
5-3、已知：如图，流体在两平行平板间作层流充分发展对流换热。 求：画出下列三种情形下充分发展区域截面上的流体温度分布曲线：（1）
；（2）
C ?=+20210
30.
4.2,417.0599.002
5.010,0.1,002.1599.00
6.010,/103.14),/(599.01
128==?====?==?=?=---c i c i i i B hR B B h B s m a K m W λλδλ，
对平板：9980.1)1(2575.01010.1)1(,7580.0)1.002
9188.04022.0()(.
,2.0255,5510,25530 1.0024271.011210
000
2
1=-+=-+==+=+
====?=-=?=-=?-----e e b a A Bi b a Ae C C cBi F μθθ
θθθθμ，
对柱体：9530.1)1(8775.04200.1)1(,2458.0)0.417
3494.07001.0()(.,2.0255,
5510,25530417.04238.01
1c 210
000
2
1=-+=-+==+=+
====?=-=?=-=?-----e e b a A Bi b a Ae C C c cBi F μθθθθθθμ.27.265.8162)103.14/(06.0324.0,
324.0,5071.57856.1,1660.02046
.12
.0,2046.1)()(,76.5000625.00036
.0.000625.0025.0,0036.006.0,,8
2003071.50
m 0m 0m 00022222
02000
h s F F e e F F F R R
a F a F F F
c ==??==-=-=====?======
=
--τθθθθθθδτδτ
ρρρρρρττττ于是有：
25
.11)(t t c h -=()()0.25
M n f M n f
h c t t t t =--，，()()
0.25
M n f
M n f
h c t t t
t =--，，M n t
，2
1w w q q =
；（3）
。
解：如下图形：
5-9、已知：20℃的水以2m/s 的流速平行地流过一块平板，边界层内的流速为三次多项式分布。
求：计算离开平板前缘10cm 及20cm 处的流动边界层厚度及两截面上边界层内流体的质量流量（以垂直于流动方向的单位宽度计）。
解：20℃的水
（1）x=10cm=0.1m
=19880.72 小于过渡雷诺
数
. 按（5—22）
设
==998.22=1.298
（2）x=20cm=0.2m
=39761.43 （为尽流）
m
6－1 、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用200C 的空气来模拟实物中平均温度为
2000C 空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s ，问模型中的流速应为若干？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m 2K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的Pr 数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？
2
12w w q q =0
1=w
q s m v /10006.12
6-?=s m u /2=61000.101
.02Re -∞??==
v x u x x
Re m
u vx 36100406.12
1
.010006.164.464.4--∞?=??==δ3)(2123δδy y u u y
?-?=
∞
y
y y y d y
y u d u u u ud u u ud m ])(2123[3000
δδρρρ
ρδδδδ?-?====????∞∞
∞∞]843[)](8143[0342δδρδδρδ-=-?∞∞u y y u ?δ85
?2
/m kg 610006.102
.02Re -??=
x 3
61047.12
02
.010006.164.464.4--∞?=??==u vx δ834.185
22.9980=??==?δρδ
y x d u m 2
/m kg
6－14、已知：下的空气在内径为76mm 的直管内流动，入口温度为65℃，
入口体积流量为
，管壁的平均温度为180℃。 求：管子多长才能使空气加热到115℃。
解：定性温度
℃，相应的物性值为：
在入口温度下，，故进口质量流量：
， ，先按计， 空气在115 ℃时，
，65℃时，
。
故加热空气所需热量为：
采用教材P165上所给的大温差修正关系式：
。
所需管长：
用价值的。这样的模化试验是有实分相近
数并不严格相等，但十型与流体的上述模化试验，虽然模得：又
由
：：时的物性参数为：
和空气在应相等实物中的根据相似理论，模型与解：Pr )
/(99.3659
.293
.381195))((/85.2003.6885.3406
.15))((680.0Pr ,/1093.3,/1085.34200703.0Pr ,/1059.2,/1006.15C 2020020Re 2122122
1222112
2
211222262121261K m W l l h h Nu Nu s
m u l l u l u l u K m W s m C K m W s m C C l l l
?=??====??==?=
=??=?=?=??=?=???----λλννννλνλνPa 5
10013.1?s m /022.03902115
65=+=
f t 3
/972.0m kg =ρ()()()690
.0Pr ,/105.21,/1013.3,/009.162=??=??=?=--s m kg K m W K kg kJ c p μλ3
/0045.1m kg =ρs kg m kg s m m
/10298.2/0045.1/022.0233-?=?= 4
6
210179065.21076.01416.31010298.244Re >=?????==-μπd m 60/>d l ()
K
m W h Nu ?=?=
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.00313
.008.50,08.5069.017906023.0()
K kg kJ c p ?=/009.1()
K kg kJ c p ?=/007.1()(
)W t c t c m p p 3.11626510007.111510009.102298.033'
'""=??-???=-=Φ 885
.04533631802739027353
.053
.053
.0=??
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? ??++=???
? ??=w f
t T
T c ()()
m
t t dh l f w 96.290180885.062.20076.01416.33
.1162==????=-Φ=
π
，需进行短管修正。采用式（5-64）的关系式：
，所需管长为2.96/1.0775=2.75m 。
6-19、已知：水以1.2m/s 平均速度流入内径为20mm 的长直管。（1）管子壁温为75℃，水从20℃加热到70℃；（2）管子壁温为15℃，水从70℃冷却到20℃。 求：两种情形下的表面传热系数，并讨论造成差别的原因。
解：
（1）℃
（2）
因为加热，近壁处温度高，流体粘度减小，对传热有强化作用，冷却时，近壁处温度低，流体粘度增加，对传热有减弱作用。
6-25、已知：冷空气温度为0℃，以6m/s 的流速平行的吹过一太阳能集热器的表面。该表面尺寸为，其中一个边与来流方向垂直。表面平均温度为20℃。 求：由于对流散热而散失的热量。
解：
℃
10℃空气的物性
6-30、已知：如图，一个空气加热器系由宽20mm 的薄电阻带沿空气流动方向并行排列组成，其表面平整光滑。每条电阻带在垂直于流动方向上的长度为200mm ，且各自单独通电加热。假设在稳定运行过程中每条电阻带的温度都相等。从第一条电阻带的功率表中读出功率为80W 。其它热损失不计，流动为层流。
606.38076.0/96.2/<==d l ()
0775
.1/17
.0=+=l d c f ∴s m w /2.1=m d 020.0=45)7020(21
=+?=
f t 17.3950610675.002.02.1Re 6
=??==-v ud f 0.80.40.80.40.023Re Pr 0.02339506.17 3.952189.05
f f f Nu ==??=)/(77.606302.010
15.6405.1922
k m W d N h u m ?=??=?=
-λ896.164925.317.39506023.0023.03
.08.03.08.0=??==r e u
P R N )
/(05.528902.01015.64896.16422
k m W h m ?=??=-m m 11?10220
0=+=
f t 705.0Pr ,1051.2,1016.142
6=?=?=--λγ5
6
10
23728.41016.140.16Re ?=??=
=
-γ
ul
x 68.384Pr Re 664.03
12
1==Nu )
(655.90.11051.268.38422k m w h ?=??=-2
0.111m s =?=w
t t s h w 1.193)020(655.9)(0=-?=-?=Φ
求：第10条、第20条电阻带的功率表读数各位多少。 解：按空气外掠平板层流对流换热处理。
第n 条加热带与第一条带的功率之比可以表示为：
其中
，
故有：
，
代入得：，
对
，
对，
。
7-17为了强化竖管外的蒸汽凝结换热，有时可采用如附图所示的凝结液泄出罩。设在高l 的竖管外，等间距地布置n 个泄出罩，且加罩前与加罩后管壁温度及其他条件都保持不变。试导出加罩后全管的平均表面传热系数与未加罩时的平均表面传热系数间的关系式。
如果希望把表面传热系数提高2倍，应加多少个罩？如果l ／d ＝100，为使竖管的平均表面传热系数与水平管一样，需加多少个罩？
解：设加罩前平均表面传热系数为，加罩后为，则有：
～，～， 则
，
与欲使
，应有， 设需把直管等分为几段才能使全管平均换热系数与水平管一样，
则有：
＝，即：， 段，即共需17-1＝16各泄出罩。
1n /Q Q ()
1
1111/Q Q Q Q Q n n n ----=
()()()t
h A Q t h A Q n n n n n n ?=?=---------111111111,()()()()
11111111111111h h n nh h A h A h A Q Q n n n n n n n -----------=-=5
.05
.0333.0333.05.0Pr 664.0Pr 664.0L u uL L h ???
??=??? ??=ννλ()()()[]{}()
()
5
.05.05
.05/05.01
111--=??---?=---n n L L n n L n n Q Q n ()1623.011010,
105
.05.01
10=--==Q Q n ()1132.012020,
205
.05.01
20=--==Q Q n W
Q W Q 1.906.91132.080,1398.121632.0802010?=?=?=?=∴0h n h
h 4
1
)
/1(L n
h []{}41
)1/(/1+n L []{}4
14
1
4
1
)1()
/1()1/(/1+=+=n L n L h h n 20
=h h n
15116,161,2)
1(4
1=-==+=+n n n 4
1
3
2725.0?????????t d r g l l l μλρ()4
13
2/10013.1????
?????t n d r g l l l μλρ41)
100(13.1725.0n =17
9.16)13.1725.0(
1004
≈==n
7-22直径为5cm 的电加热铜棒被用来产生压力为3.61X105Pa 的饱和水蒸汽,铜棒表面温度高于饱和温度5℃，问需要多长的铜棒才能维持90kg ／h 的产汽率? 解：再3.61×105Pa 的压力下，水的物性参数为：
，，，，
，，，，于是
有：
，由此
解得：q ＝40770W/m 2
，不考虑从过冷水加热到饱和水所需消耗的热量，把20kg 饱和水变成饱和蒸汽所需的热量为20×2144.1×103，因而加热棒之长为：
。
7-24、一台电热锅妒，用功率为8kw 的电热器来产生压力为1.43X105Pa 的饱和水蒸汽。 电热丝置于两根长为1.85m 、外径为15mm 的钢管内(经机械抛光后的不锈钢管)，而该两根钢管置于水内。设所加入的电功率均用来产生蒸汽，试计算不锈钢管壁面温度的最高值。钢管壁厚1.5mm ，导热系数为10w ／(m ·K)。
解：由已知条件可得，热流密度，
在1.43×105Pa 压力下：
，，，，
，，，。
代入式（6-17）有：
＝7.37℃，℃。
不锈钢管内的热量都是通过内壁面导出的，导热温差：
℃。
最高壁温位于内壁面上，其值为127.4＋7.68＝135.1℃。
8-3、把太阳表面近似地看成是T=5800K 的黑体，试确定太阳发出的辐射能中可光所占的百分数。
解：可见光波长范围是0.38～0.76
＝64200 W/
可见光所占份额
8-5、在一空间飞行物的外壳上有一块向阳的漫射面板。板背面可以认为是绝热的，向阳面
得到的太阳投入辐射G=1300W/。该表面的光谱发射率为：时
时。试确定当该板表面温度处于稳态时的温度值。为简化计算，设太阳的辐射能均集中在0～2之内。
)/(4287K kg J c pl ?=kg J r /101.21443?=3/1.926m kg l =ρ3
/967.1m kg v =ρm N /102.5074-?=γ)/(101.2016s m kg t ??=-η013.0=wv c 26.1Pr =f 33
.04
6
63967.11.9268.910
2.50710144.2101.20101
3.026.1101.214454287??
?
?????-????????--）（＝q
m
37.84077005.01416.33600
/101.2144203＝????2
/45882015.085.11416.328000
m W q =???=
3/951m kg l =ρ3/8265.0m kg v =ρ)/(4233K kg J c pl ?=kg
J r /103.26913?=m N /105694-?=γ)/(102596s m kg t ??=-η)/(685.0K m W l ?=λ60.1Pr =f 33
.04
3
63
8265.09518.910
569103.26911025945882
0132.0423360.1103.2691??
?
?????-?????????=?--）（t t ?4
.12737.7120=+=∴w t 68.7)85.1101416.32/()12/15ln(4000)2/()/ln(12=???=Φ=?l d d t πλm μ4
0100?
??
??=T C E b 2m ()()()%
87.44001212=---=-λλλλb b b F F F 2
m m μλ20≤≤();5.0=λεm μλ2>()2.0=λεm μ
解：由
得T=463K
8-6、人工黑体腔上的辐射小孔是一个直径为20mm 的圆，辐射力
。
一个辐射热流计置于该黑体小孔的正前方l=0.5m ，处，该热流计吸收热量的面积为1.6。问该热流计所得到的黑体投入辐射是多少？
解：
8-8、试确定一个电功率为100W 的电灯泡发光效率。假设该灯泡的钨丝可看成是2900K 的黑体，其几何形状为的矩形薄片。
解：
可见光的波长范围0.38～0.76
则 由表可近似取
在可见光范围内的能量为
发光效率
8-17一漫射表面在某一温度下的光谱辐射强度与波长的关系可以近似地用附图表示，试：
（1） 计算此时的辐射力；
（2） 计算此时法线方向的定向辐射强度，及
与法线成60角处的定向辐射强度。
解：（1）
（2）
8-18、暖房的升温作用可以从玻璃的光谱透比变化特性解释。有一块厚为3mm 的玻璃，经测定，其对波长为0.3～2.5的辐射能的穿透比为0.9，而对其他波长的辐射能可以完全不穿透。试据此计算温度为5800K 的黑体辐射及温度为300K 的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的总穿透比。
解：T=5800K, 由表查得
4
100?
?? ??=T C G ε2
5/1072.3m W E b ?=5
10
-?2m 2
5/10185.1m W E L b
b ?==
λ
W
A L r A b c 2.37.104.65
2
=?==
Ω-mm mm 52?4
0100?
??
??=T C E b m μK m T K m T .2204;.110221μλμλ==()()19
.10;092.076.0038.00==--b b F F ()%
094.019.101004
0-????
??=?E T C %
09.10=E ?E =η0
W
d E d E d E E 125020
15
15
10
10
5
=++=???λλλλλλ()()ΩΦ=
d dA d L θθθcos ()()str m W L ./3980,02==θ)()str m W L ,/91960;6020==θm μ14500,17402211==T T λλ()()29
.96,862.25.203.00==--b b F F
同理
8-21、温度为310K 的4个表面置于太阳光的照射下，设此时各表面的光谱吸收比随波长的变化如附图所示。试分析，在计算与太阳能的交换时，哪些表面可以作为灰体处理？为什么？ 解：太阳辐射能的绝大部分集中在2um 以下的区域，温度为310K 的物体辐射能则绝大部分在6um 以上的红外辐射，由图可见，第一种情形与第三种情形，上述波段范围内单色吸收率相同，因而可以作为灰色处理。 8-22、一直径为20mm 的热流计探头，用以测定一微小表面积的辐射热流，该表面温度为＝1000K 。环境温度很低，因而对探头的影响可以忽
略不计。因某些原因，探头只能安置在与表面法线成45°处，面是漫射距离l=0.5m 。探头测得的热量为W 。表的 ，而探头表面的吸收比可近似地取为1。试确定的发射率。
的面积为。
解
：
对
探
头
：
9-6、 试用简捷方法确定本题附图中的角系数X 1,2。
()%84%862.229.969.01=-?=τ%02.02=τ1A 1T 1A 3
10815.1-?1A 1
A 1A 24104m -?()()()3
10815.14545cos 4545-?=Φ=
Ω=Φ? d dA L 8
.010815.145
cos 23
2
21=∴?=?∴
-επr A A E
2,121,212,1221,2
2
11,21,2(1)1
223/4
0.4244
(2)1
0.52(3)20.5/40.125
(4)0.5
X A R
X A R X A R X A R
X X πππ==
=
?======解：因为因为参考（），具有对称性，＝假设在球得顶面有另一块无限大平板存在，由对称性知
＝
9-7试确定附图a 、b 中几何结构的角系数X 1,2。
9-10、已知：如图。求：每一对边的角系数、两邻边 的角系数及任一边对管子的角系数。
解：（1）先计算任一边对圆管的角系数。如下图所示：
设圆管表面为5，则由对称性知：
，
。
（2）再计算两邻边的角系数。如图示：
[]11,222,122,12,11,21,2
1,2111,21,1,2,()(/)()(/)()
188A A A A A A A B A B A A B A B A X A X A X X A X A X X A A X X A A X X ++++++++==-=-=?--?-解：由角系数性质可列出下列关系：
由图中尺寸查参考文献，图－得
1,2(0.190.165)(0.2750.255)1.5 1.50.050.020.03X =
?
---=-=。
11,222,122,12,1,2212,12,1,2()/)()
1.5/1.5(0.270.225)0.045A A A A A X A X A X X X A A X X X ++==--?-=由角系数性质可列出下列关系式：＝（由图中尺寸查参考文献，得：＝（）。
5,15,25,35,41
0.254X X X X ====
=51,55,110.25 3.14160.10.31420.25A d
X X A π∴=
=?=?=
，
，
，
（弧度），，
。
（3）计算每一对边角系数。 如图示：
。
9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为0.8，温度t 1=5270
C 及t 2=270
C ，板间远小于板的宽度与高度。试计算：（1）板1的自身辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射（6）板1、2间的辐射换热量。
9-27、设热水瓶的瓶胆可以看作为直径为10cm ，高为26cm 的圆柱体，夹层抽真空，其表面发射率为0.05。试估沸水钢冲入水瓶后，初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可近似地取为1000
C ，200
C 。
()
3,42AD AB DF BE EF X AD +-++=
0.1696m
BE DF ==
=arccos arccos 1.284OE BO α??===
???22 1.2840.5735θπαπ=-=-?=0.050.57350.02867EF r θ=?=?=3,40.25220.16950.02867
0.2647
20.25X ?-?-=
=?3,13,43,23,51120.26470.31420.1564
X X X X =---=-?-=2
212122111212
211111121112
44821212
12
4
811/7.1761521)6(/5.25342)5(/2.430197.8505.57918)1(1)4(/7.850)8.01(5.2534)1(1)3(/5.25348.0/)7.176155.57918(/)()
1(/7.1761518.0/2)300800(1067.51/1/11)2(/5.57918)273527(1067.58.01)1(m W q m W G J m W G E J m W G m W q E G G E J q G J m W E E q m W E E b b b ＝间的辐射换热量：，板的有效辐射：板＝的有效辐射
板＝的反射辐射：
板则由量：首先计算两板间的换热的投入辐射：对板的本身辐射板解：------===+-+==-?-=-=-=-+==-=--??=-+-==+???==εεεεεεε
9-35设有如附图所示的几何体，半球表面是绝热的，底面被一直径（D ＝0.2）分为1、2两部分。表面1为灰体，
；
表面2为黑体，T2=330。试计算表面1的净辐射损失 及表面3的温度。 解：网络图如下：
222441212233/2 3.140.10.26 3.140.1/20.0994m () 1.70W
1/1/1
2.0410958.4Kg /m 4220J /(Kg K p p A dl d A T T dt
c V
V r l d c ππσεερπτ
ρ-=+=??+?=-Φ==+-Φ==?==?解：热水瓶的表面积为：
热水瓶由外壁的辐射热量为：
而＝，其中，水的物性参数为：，）
4
31.7 2.0610K /s 958.44220 2.0410
p dt d c V ?τρ--===?-??所以初始时刻水温的平均下降速率为：
m 11550K 0.35
T ε=，＝
K 212,33,1212,32
3,13,21,32,3221234
214
2
210.520.5/20.25
1
111
3.140.20.0157
24820.0628
5505.67(
)5188.4W /m 1007305.67()6272W /m 100b b R X X X R X X X X A D A R E E ππππ+++=?==?======?=??====?==?
=
1，2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。
9-58、已知：一燃烧试验设备的壁面上安置了一块圆形的耐热玻璃，直径为5cm ，穿透比r=0.9，发射率，反射比。环境温度为20℃。玻璃温度是均匀的，其表面
与壁面齐平，外表面的对流换热表面传热系数为9.6
。燃烧温度为1000k 。
求：玻璃的温度及散失到环境中的热量。 解：当玻璃处于稳态换热时，可以认为玻璃与炉膛间辐射换热中玻璃吸收的部分能量=外表面的自然对流换热+与环境间的辐射换热。
于是有：
，
由此得：
，解得： ℃， 散热量
9-62、已知：一种测定高温下固体材料导热系数的示意性装置如图所示，厚为的方形试
件（边长为b ）被置于一大加热炉的炉底，其侧边绝热良好，顶面受高温炉的辐射加热，底面被温度为的冷却水冷却，且冷却水与地面间的换热相当强烈。试件顶面的发射率为，
表面温度
用光学高温测定。炉壁温度均匀，且为。
测定在稳态下进行。
求：（1）导出试件平均导热系数计算式（设导热系数与温度呈线性关系）：
（2）对于
、
、
，
，的情形，计算导热系数的值。 解：（1）在稳态工况下，试件顶面与炉膛的辐射换热量等于通过试件的导热量，且试件两表面温度分别为
和
2
1112
33,133,2
122
133
34333110.35
118.3m 0.350.015711
63.7m 15188.4672.418.38W
118.363.725188.41843.24W /m 118.363.7
()424.6K 100b b b b b b b A A X A X E E R E E E E R T
E T εε??σ----==?==--===∑-?--==?='∑-=?=表面的净辐射损失：
由又。
3.0=ε0=ρ)/(2
K m W ?)
293(6.993.01003.067.5100103.067.51.04444-+????????-??? ????=????????????????????? ??-??T T T 4
1001949.02.483?
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??-=T T 58.148=t [
]{}
W
23.3405.01416.3)205.148(6.993.2215.43.067.52
3
4=??-+-??=Φδc
T εs
T w T
K
T w 1400=K
T s 1000=K
T c 300=85
.0=s εm 015.0=δS
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第四章传热习题答案
第四章 传热习题答案 4-1一炉壁由三层不同材料组成，第一层为耐火砖，导热系数为1.7 W/(m·℃)，允许最高温度为1450℃，第二层为绝热砖，导热系数为0.35 W/(m·℃)，允许最高温度为1100℃，第三层为铁板，导热系数为40.7W/(m·℃)，其厚度为6mm ，炉壁内表面温度为1350℃，外表面温度为220℃。在稳定状态下通过炉壁的热通量为4652 W/m 2，试问各层应该多厚时才能使壁的总厚度最小？ 解：当绝热材料达到最高允许温度时，总壁厚为最小 b t q ?=λ ，q t b ?=λ ()mm m b 1920.09136/4652110013501.7==-?= 0.006/40.7 0.35/220 11004652+-= 2b mm m b 2660.066== 因第二层绝热砖已达到最高温度，故第一层耐火砖的厚度不可再小，所以现在所得总厚为其最小厚度： mm b b b 32116466692min =++=++=δ 4-2一根直径为φ60mm×3mm 的铝铜合金钢管，导热系数为45 W/(m·℃)。用30mm 厚的软木包扎，其外又用30mm 厚的保温灰包扎作为绝热层。现测得钢管内壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度10℃。求每米管每小时散失的冷量。如将两层绝热材料位置互换，假设互换后管内壁温度及最外保温层表面温度不变，则传热量为多少？已知软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/（m·℃)。 解： ()()m W 34.4m W 30 60/2303060/2ln 0.07160/23060/2ln 0.0431/2326060/2ln 451101103.142ln ln ln -=++++++?---??= ++-= 3 4 32321214 1r r 21 r r 21r r 21t t L Q πλπλπλ 两层互换位置后，热损失为 ()()m W 39m W 30 60/2303060/2ln 0.043160/23060/2ln 0.071/2326060/2ln 451101103.142ln 2ln 2ln 2-=++++++?---??= ++-= 3 4 32321214 1r r 1 r r 1r r 1t t L Q πλπλπλ
传热部分习题答案
传热部分习题答案 1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示，用热电偶来测量管道中高温气流的温度T f ,壁管温度f w T T <。试分析热电偶结点的换热方式。 解：具有管道内流体对节点的对流换热，沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射 1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/ 2 ，壁面厚δ＝2.5mm ， )./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/2。设传热壁可以看成平壁，试计算各 个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手 解： ;010526.0111== h R ;10376.55.460025.052-?===λδR ; 10724.1580011423-?===h R 则λδ++= 21111 h h K ＝ )./(2 K m W ，应强化气体侧表面传热。 1-22 在上题中，如果气侧结了一层厚为2mm 的灰，)./(116.0K m W =λ;水侧结了一层厚为1mm 的水垢)./(15.1K m W =λ。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少 * 解：由题意得 5800115.1001.05.460025.0116.0002.09511 111 2 3322111++++= ++++= h h K λδλδλδ ＝ )./(2 K m W 1-32 一玻璃窗，尺寸为60cm cm 30?，厚为4mm 。冬天，室内及室外温度分别为20℃及 -20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W ，外表面强制对流换热表面系数为50)./(K m W 。玻璃的导热系数)./(78.0K m W =λ。试确定通过玻璃的热损失。 解： λδA Ah A h T + +?= Φ2111 ＝ -2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45)./(K m W ,0. 07)./(K m W 及)./(K m W 。冷藏室的有效换热面积为2 m ，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按 )./(2K m W 及)./(2K m W 计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小 时需带走的热量。 解：由题意得 332211212 111λδλδλδ++++-? =Φh h t t A ＝2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11) 2(30?+ +++-- ＝ * ×3600＝
《传热学期末复习试题库》含参考答案
传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)）
第四章 传热习题参考答案
第四章 传热 3 直径为φ60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为-110℃，绝热层外表面温度为10℃。软木和保温灰的导热系数分别为0.043和0.07W/(m. ℃)，试求每米管长的冷损失量。 解： m W r r r r t L Q /25207.0)60/160ln(2043.0)30/60ln(101102)/ln(2)/ln(22311 2-=??+??--=+ ?=πππ λπλ 4 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将两层材料互换位置，而假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适？ 解：内层管内径r 1,外径r 2,外层管外径r 3 2( 22 1r r +)=(2 23r r +) , 2312r r r r -=- 23125,3r r r r ==? 122λλ= πλπλπλπλ4)3/5ln(2)3ln(2)/ln(2)/ln(1122311 2+?=+ ?=t r r r r t L Q πλπλπ λπλ2) 3/5ln(4)3ln(2)/ln(2)/ln('11123212+?=+?=t r r r r t L Q 25.1) 3/5ln(3ln 2) 3/5ln(23ln '=++=? Q Q 所以导热系数小的应该包扎在内层。
7 在并流换热器中，水的进出口温度分别为15℃和40℃，油的进、出口温度分别为150℃和100℃。现因生产任务要求油的出口温度降至80℃，假设油和水的流量、进口温度和物性均不变，若原换热器的管长为1m 。试求此换热器的管长增至若干米才能满足要求。设换热器的热损失可忽略。 解： ' '''''''m m m m m m t t Q Q S S t S t S t KS t KS Q Q ???=???=??= （1） 其中：4.1100 15080150)()('' 21' 2'1=--=--=T T C W T T C W Q Q ph h ph h （2） 又由： C t t t t t T T T T t t C W T T C W t t C W T T C W pc c ph h pc c ph h ?=?--=--??? ?-=--=-50''')'()'()()(21 21 2212112211221 C t m ?=-= ?∴5.9260/135ln 60135C t m ?=-=?8.6930 /135ln 30 135' （3） 将（2）（3）代入（1）即得。 8．重油和原油在单程套管换热器中呈并流流动，两种油的初温分别为243℃和128℃；终温分别为167℃和157℃。若维持两种油的流量和初温不变，而将两流体改为逆流，试求此时流体的平均温度差及它们的终温。假设在两种流动情况下，流体的物性和总传热系数均不变化，换热器的热损失可以忽略。 解：采用传热单元数法求解。 并流时，根据76 29 16724312815721121 = --=--= = T T t t C W C W R pc c ph h （1） 可知热流体为最小值流体，以后以热流体为基准计-算。 并流 C t m ?=?43
传热习题答案
1. 外径为100 mm 的蒸汽管，外面包有一层50 mm 厚的绝缘材料A ，λA =0.05 W/(m.℃)，其外再包一层25 mm 厚的绝缘材料B ，λB =0.075 W/(m.℃)。若绝缘层A 的内表面及绝缘层B 的外表面温度各为170 ℃及38℃，试求：（1）每米管长的热损失量；（2）A 、B 两种材料的界面温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动力保持不变。 解：以下标1表示绝缘层A 的内表面，2表示绝缘层A 与B 的交界面，3表示绝缘层B 的外表面。 （1）每米管长的热损失 2 31231ln 1 ln 1) (2r r r r t t l Q B A λλπ+-= ∴ m W r r r r t t l Q B A /3.495050255050ln 075.01505050ln 05.01)38170(2ln 1ln 1)(22 3 1231=+++++-=+-=πλλπ (2)A 、B 界面温度t2 因系定态热传导，故 3.4921===l Q l Q l Q ∴ 3.4950 5050ln 05.01) 170(22=+-t π 解得 t 2=61.3 （3）两种材料互换后每米管长的热损失 同理 1.5350 5025 5050ln 05.01505050ln 075.01) 38170(2' =+++++-=πl Q W/m 由上面的计算可看到，一般说，导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。 1、欲将一容器中的溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，容器中的液量为6000，用 夹套加热，传热面积为 ，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的， 加热蒸气为0.1MPa 的饱和水蒸气，传热系数为 ℃，求将溶液由30℃加热至60℃ 所需要的时间？ 已知溶液比热为℃，热损失忽略不计。 解：溶液从30℃被加热到60℃所需的热量： 而夹套的传热效率： 其中，对于 的饱和水蒸气， ℃
第四章传热习题
第四章 填空题: 1、传热的基本方式有 、 和 三种。 2、导热系数的物理意义是 ，它的单位是 。 3、各种物体的导热系数大小顺序为 。 4、在湍流传热时，热阻主要集中在 ，因此，减薄该层的厚度是强化 的重要途径。 5、在间壁式换热器中，间壁两边流体都变温时，两流体的流动方向有 、 、 和 四种。 6、无相变时流体在圆形直管中作强制湍流传热，在α=0.023λ/diRe 0.8Pr n 公式中，n 是为校正 的影响。当流体被加热时，n 取 ，被冷却时n 取 。 7、某化工厂，用河水在一间壁式换热器内冷凝有机蒸汽，经过一段时间运行后，发现换热器的传热效果明显下降，分析主要原因是 。 8、当管壁及污垢热阻可忽略时，薄管壁求K 公式可简化为：1 0111αα+=K 此时若10αα<<，则有 。 9、努塞尔特准数Nu 表示 的准数，其表达式为 ，普兰特准数Pr 表示 的准数，其表达式为 。 10、蒸汽冷凝有 和 两种方式。 11、总传热系数的倒数 K 1 代表 ，提高K 值的关键
是 。 12、在卧式管壳式换热器中，用饱和水蒸气加热原油，则原油宜走 程，而总传热系数K 接近于 的对流传热系数 13、在管壳式换热器中，当两流体的温差超过 时就应该采取热补偿措施。其基本形式有 、 和 。 14、写出四种间壁式换热器的名称 、 、 及 。 选择题： 1、两流体可作严格逆流的换热器是( ) A 板翅式换热器 B U 型管式列管换热器 C 浮头式列管换热器 D 套管式换热器 2、管壁及污垢热阻可略,对薄管壁来说,当两流体对流体热系数相差悬殊时(如 0αα>>i ),为有效提高K 值，关键在于（ ） A 提高i α B 提高0α C 减小垢层热阻 D 提高管内流体流量 3、双层平壁定态热传导，两层壁厚面积均相等，各层的导热系数分别为1λ和2λ，其对应的温度差为1t ?和2t ?，若1t ?>2t ?，则1λ和2λ的关系为（ ） A 1λ<2λ B 1λ>2λ C 1λ=2λ D 无法确定 4、空气、水、铁的导热系数分别是λ1、λ2和λ3，其大小顺序是（ ） A λ1>λ2>λ3 B λ1<λ2<λ3 C λ2>λ3>λ1 D λ2<λ3<λ1 5、对流体热速率=系数×推动力，其中推动力是（ ）
传热复习题(一)参考答案,DOC
《传热技术》复习题(一)参考答案 一、填空题 1、写出三种间壁式换热器的名称：套管式换热器 管壳式换热器和板式换热器。 、 2、换热器在使用一段时间后，传热速率会下降很多，这往往是由于传热管表面 8、列管换热器中，用饱和水蒸汽加热空气。空气走管内，蒸汽走管间，则管壁温度接近水蒸汽的温度，总传热系数接近空气的对流传热系数。 9、列管换热器，在壳程设置折流挡板的目的是强化传热和支撑管束。 10、如图所示为间壁式换热器中冷流体B与热流体A 的稳态传热过程的温度分布曲线，该传热过程是由对
流传热、热传导和对流传热三个串联的热传递环节组成，由图分析可知:α1<α2，因此若强化该传热过程，应从A 侧着手。 11、强化传热的方法之一是提高K 值.而要提高K 值,则应提高对流传热系数较 小一侧的对流传热系数。 12、有两种不同的固体材料，它们的导热系数第一种为λ>第二种为λ 2、提高传热强度的主要途径是增大（C ）。 A.传热温度差； B.加热蒸汽压力； C.传热系数； D.传热面积； 3、计算下列四种“数”时，其数值大小与单位制选择有关的是（D ）。 A ．普兰德准数 B ．传热单元数
C．离心分离因数ＫD．过滤常数Ｋ 4、黑度表明物体的辐射能力接近黑体的程度，其值大小与物体的（D）无关。 A．种类；B．表面状况；C．表面温度；D．.颜色 5、在间壁式换热器内用饱和水蒸汽加热空气，总传热系数K值接近于（B）。 A.α 蒸汽B.α 空气 6 7 8 A.内层 B.外层 C.内外层均可内外层均不可 12、用饱和水蒸汽加热空气时，传热管的壁温接近（A） A.蒸汽的温度； B.空气的出口温度； C.空气进口温度 D.空气进、出口平均温度
传热习题集资料
一、填空题 1、按热量传递的途径不同，我们一般把传热分为 、 、 三种方式。 2、按冷热流体接触的方式不同，我们一般把传热分为 、 、 三种 方式。 3、常见的加热介质有 、 、 、 、 等。 4、按传热管的结构形式可分为 、 、 、 换热器等。 5、列管换热器是由 、 、 、 和封头等部分组成。 6、设置列管式换热器折流挡板的目的是 。 7、列管式换热器热补偿的方式有 、 、 。 8、在间壁式换热器中，总传热过程由下列步骤所组成：首先是热流体和管外壁间的_____ 传热，将热量传给管外壁面；然后，热量由管的外壁面以____________方式传给管的内壁面 最后，热量由管的内壁面和冷流体间进行_________________传热。 9、采用饱和蒸汽加热某一种冷流体，若保持冷流体的进口温度T 1/ 、加热蒸汽压力P 不变， 现冷体流量增加，则冷流体出口温度T 2/_______，传热速率Φ______，总传热系数K _______ , 传热平均温度差△T m ________。 10、某圆形管道外有两层厚度相等的保温材料A 和B ，温度分布线 如右上图（b ）中所示，则λA ______λB (填“﹥”或 “﹤”)，将______ 层材料放在里层时保温效果更好。 11、若间壁侧流体的传热过程α1，α2相差较大（α1<<α2），K 值接近_____________侧的 值。 12、金属固体的导热系数是随温度的升高而 ，非金属固体的导热系数是随温度的升 高而 。水和甘油的导热系数是随着温度的升高而 。 13、在导热速率方程式为δ λt S Q ?=，中λ称为： ，单位是 ； 14、两流体在列管换热器中并流传热时，冷流体的最高极限出口温度为 ; 在逆流传热时，冷流体的最高极限出口温度为 因此，在 流传热时， 载热体的用量少 。 15、传热的基本方式可分为 、 、 三种。间壁式换热器传热过程强 化的途径主要有 、 、
传热学试题库含答案
《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。） 5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 （提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等） 6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主
传热学第五版课后习题答案
传热学第五版课后习题答案
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及 w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--?? =-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W) Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m2.k)，热流密度q=5110w/ m2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=?
1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)， λ 铝＝237W/(m·K)，λ 黄铜 ＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ 铜>λ 铝 >λ 黄铜 >λ 钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0.
传热复习题附答案
传热复习题 1、多层平壁定态导热中，若某层的热阻最小，则该层两侧的温差__最小__。 2、一定质量的流体在Ф25mm×2.5mm的直管内作强制的湍流流动，其对流传热系数 αi=1000W/(m2·℃)，如果流量和物性不变，改在Ф19mm×2mm的直管内流动，其αi=__1678__W/(m2·℃) 3、在蒸汽—空气间壁换热过程中，为强化传热，下列方案中在工程上最有效的是__A__。 A.提高空气流速 B.提高蒸汽流速 C.采用过热蒸汽以提高蒸汽流速 D.在蒸汽一侧管壁上装翅片，增加冷凝面积并及时导走冷凝液 4、在管壳式换热器中饱和蒸汽加热空气，则 （1）传热管的壁温接近___饱和蒸汽__温度 （2）换热器总传热系数将接近_____空气____对流传热系数 5、在蒸汽冷凝传热中，不凝气体的存在对α的影响是____A____ A. 不凝气体的存在会使α大大降低 B. 不凝气体的存在会使α升高 C. 不凝气体的存在对α无影响 6、大容器内饱和液体沸腾分为____自然对流____、____泡核沸腾_____和____膜状沸腾_____ 阶段。工业上总是设法在_____泡核沸腾_____下操作。 7、斯蒂芬—波尔兹曼定律的数学表达式是 4 0100?? ? ? ? = T C E b ，该式表明__黑体的辐射能力与 热力学温度的四次方成正比___ 8、物体黑度是指在___相同__温度下，灰体的__辐射能力__和__黑体辐射能力__之比，在数值上它与同一温度下物体的__吸收率__相等。 计算题 9、质量流量为7200kg/h的常压空气，要求将其温度由20℃加热到80℃，选用108℃的饱和水蒸气作加热介质。若水蒸气的冷凝传热膜系数为1×104W/(m2·℃)，且已知空气在平均温度下的物性数据如下：比热容为1kJ/(kg·℃)，导热系数为2.85×10-2W/(m·℃)，粘度为1.98×10-5Pa·s，普兰特准数为0.7。 现有一单程列管式换热器，装有Ф25mm×2.5mm钢管200根，管长为2m，核算此换热器能否完成上述传热任务？ 计算中可忽略管壁及两侧污垢的热阻，不计热损失 解：空气需要吸收的热量是已知的，蒸汽冷凝放出热量能否通过该换热器的传递为空气所获得，就与列管换热器的传热速率密切相关。核算现有的列管换热器是否合用，就是用工艺本身的要求与现有换热器相比较，最直接的方法就是比较两者的Q或S0 （1）核算空气所需的热负荷应小于换热器的传热速率，即Q需要＜Q换热器 （2）核算空气所需的传热面积应小于换热器提供的传热面积，即S0需要＜S0换热器 解题时，首先应确定列管换热器中流体的流径，因蒸汽安排在壳程易排出冷凝水，故蒸汽走
化工原理课后习题答案第4章传热习题解答
习 题 1. 如附图所示。某工业炉的炉壁由耐火砖λ1=1.3W/（m·K ）、绝热层λ2=0.18W/（m·K ）及普通砖λ3=0.93W/（m·K ）三层组成。炉膛壁内壁温度1100o C ，普通砖层厚12cm ，其外表面温度为50 o C 。通过炉壁的热损失为1200W/m 2，绝热材料的耐热温度为900 o C 。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。 设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。 已知：λ1=1.3W/m·K ，λ2=0.18W/m·K ，λ3=0.93W/m·K ，T 1＝1100 o C ，T 2＝900 o C ，T 4 ＝50o C ，3δ＝12cm ，q ＝1200W/m 2，Rc ＝0 求： 1δ＝？2δ＝？ 解： ∵δ λ T q ?= ∴1δ＝m q T T 22.01200 900 11003.1211 =-?=-λ 又∵3 3 224 23 4 33 2 3 22 λδλδδλδλ+-= -=-=T T T T T T q ∴ W K m q T T /579.093 .012.01200509002334222?=--=--=λδλδ 得：∴m 10.018.0579.0579.022=?==λδ 习题1附图 习题2附图 2. 如附图所示。为测量炉壁内壁的温度，在炉外壁及距外壁1/3厚度处设置热电偶，测得t 2=300 o C ，t 3=50 o C 。求内壁温度t 1。设炉壁由单层均质材料组成。 已知：T 2=300o C ，T 3=50o C
求： T 1=？ 解： ∵δ λ δ λ 3 13 23 T T T T q -=-= ∴T 1－T 3＝3（T 2－T 3） T 1＝2(T 2－T 3)+T 3=3×(300-50)+50＝800 o C 3. 直径为?60×3mm 的钢管用30mm 厚的软木包扎，其外又用100mm 厚的保温灰包扎，以作为绝热层。现测得钢管外壁面温度为–110o C ，绝热层外表面温度10o C 。已知软木和保 温灰的导热系数分别为0.043和0.07 W/（m·o C ），试求每米管长的冷量损失量。 解：圆筒壁的导热速率方程为 ()2 3212131ln 1ln 12r r r r t t L Q λλπ+-= 其中 r 1=30mm ，r 2=60mm ，r 3=160mm 所以 ()2560 160 ln 07.013060ln 043.01101002-=+--=πL Q W/m 负号表示由外界向系统内传热，即为冷量损失量。 4. 蒸汽管道外包扎有两层导热系数不同而厚度相同的绝热层，设外层的平均直径为内层的两倍。其导热系数也为内层的两倍。若将二层材料互换位置，假定其它条件不变，试问每米管长的热损失将改变多少？说明在本题情况下，哪一种材料包扎在内层较为合适？ 解：设外层平均直径为d m,2，内层平均直径为d m,1，则 d m,2= 2d m,1 且 λ2=2λ1 由导热速率方程知 1 111112 2114522λππλπλλλb L d t L d b L d b t S b S b t Q m m m m m ???= + ?= + ?= 两层互换位置后 1 1111122λππλπλb L d t L d b L d b t Q m m m ??= + ?= ' 所以 25.14 5 =='='q q Q Q
传热试题
传热学（1）试题 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．肋片效率值（） A．小于负1 B．小于1 C．等于1 D．大于1 2．非稳态导热过程中两侧壁温差________稳态导热。（） A．远小于B．远大于 C．等于D．无法确定 3．对流换热系数为5000W／（m2·K）、温度为20℃的水流经50℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A．1.5×105W/m2 B．1.5×104W/m2 C．2×105W/m2 D．3×103W/m2 4．Re准则数的表达式为（） A． L/λB．uL/v c C．v/a D．gβΔtL3/v2 5．蒸汽中若含有不凝结气体，将_________凝结换热效果。（） A．大大减弱B．大大增强 C．不影响D．可能减弱也可能增强 6．空间辐射热阻与_________无关。（） A．表面粗糙度B．表面尺寸 C．表面间的相对位置D．表面形状 7．灰体的吸收率与_________无关。（） A．波长B．温度 C．表面粗糙度D．波长和温度 8．暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为（） A．纯对流换热B．纯辐射换热 C．传热过程D．复合换热 9．五种具有实际意义的换热过程为：导热、辐射换热、复合换热、传热过程和（）A．热对流B．热辐射 C．无法确定D．对流换热 10．高温过热器常采用_________布置方式。（）
A．顺流B．顺流和逆流混合 C．逆流D．顺流和交叉流混合 二、填空题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 请在每小题的空格中填上正确答案。错填、不填均无分。 11．铝钣盒内倒上开水，其外壁很快就很烫手，主要是因为铝的___________________值很大的缘故。 12．各类物质材料的导热系数差别很大。一般来说，合金的导热系数__________________相关的纯金属的导热系数。 13．通过炉墙的的热传递过程属于___________________。 14．沸腾换热时，管子应尽可能_______垂直____________布置，以免出现汽水分层。15．出现紊流边界层后，对流换热的热阻主要发生在___________________。 16．凝汽器通常都采用____水平叉排_______________的布置方案。 17．___________________准则是判别流体在强制对流时层流和紊流的依据。 18．任何物体只要其温度高于___________________，就会不停地向外进行热辐射。19．对可见光来说，同一物体的Xλ与λ有很大关系，太阳辐射中有1／3以上是可见光，所以物体对太阳能的吸收________不能__当作灰体。 20．温度对辐射换热的影响___________________对对流换热的影响。 一、单项选择题（本大题共10小题，每小题2分，共20分） 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为（） A.复合换热、导热、对流换热 B.导热、对流换热、复合换热 C.对流换热、复合换热、导热 D.复合换热、对流换热、导热 2．温度对辐射换热的影响（）对对流换热的影响。 A.等于 B.大于 C.小于 D.可能大于、小于 3．对流换热系数为1000W/（m2·K）、温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A.8×104W/m2 B.6×104W/m2 C.7×104W/m2 D.5×104W/m2 4．流体流过管内进行对流换热时，当l/d（）时，要进行入口效应的修正。 A.>50 B.=80
《传热学》考试试题库汇总#
《传热学》考试试题库汇总 第一章概论 一、名词解释 1.热流量:单位时间所传递的热量 2.热流密度:单位传热面上的热流量 3.导热:当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时,在物体各部分之间不发生相对位移的情况下,物质微粒(分子、原子或自由电子) 的热运动传递了热量,这种现象被称为热传导,简称导热。 4.对流传热:流体流过固体壁时的热传递过程,就是热对流和导热联合用的热量传递过程,称为表面对流传热,简称对流传热。 5.辐射传热:物体不断向周围空间发出热辐射能,并被周围物体吸收。同时,物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样,物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递,称为表面辐射传热,简称辐射传热。 6.总传热过程:热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,称为总传热过程,简称传热过程。 7.对流传热系数:单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K 是的对流传热量,单位为 W /(m2·K) 。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8.辐射传热系数:单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K 是的辐射传热量,单位为 W /(m2·K) 。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9.复合传热系数:单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K 是的复合传热量,单位为 W /(m2·K) 。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10.总传热系数:总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为 1K 时,单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1. 热量传递的三种基本方式为 (热传导、热对流、热辐射) 2. 热流量是指单位是。热流密度是指 ,单位是。 (单位时间所传递的热量, W ,单位传热面上的热流量, W/m2) 3. 总传热过程是指 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,总传热系数 ) 4. 总传热系数是指 (传热温差为 1K 时,单位传热面积在单位时间的传热量, W /(m2·K) ) 5. 导热系数的单位是 ;传热系数的单位是。 (W /(m·K) , W /(m2·K) , W /(m2·K) ) 6. 复合传热是指 ,复合传热系数等于之和,单位是。 (对流传热与辐射传热之和,对流传热系数与辐射传热系数之和, W /(m2·K) ) 7. 单位面积热阻 r t 的单位是 ;总面积热阻 R t 的单位是。 (m 2·K/W, K/W) 8. 单位面积导热热阻的表达式为 (δ/λ) 9. 单位面积对流传热热阻的表达式为 (1/h) 10. 总传热系数 K 与单位面积传热热阻 r t 的关系为。 (r t =1/K) 11. 总传热系数 K 与总面积 A 的传热热阻 R t 的关系为。
传热学习题及参考答案
《传热学》复习题 一、判断题 1．稳态导热没有初始条件。（） 2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。（） 3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（） 4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。（） 5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。（） 6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。（） 7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。（） 8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。（） 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。（） 10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。（） 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。 2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。 3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。 4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。 5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。 6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。
传热课后问答题答案
绪论 1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？ 答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到： a 、地面向冰雹导热所得热量； b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量； c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？ 答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。 3.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。 答：暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体；暖气片外壁辐射墙壁辐射人体 电热暖气片：电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体 红外电热器：红外电热元件辐射人体；红外电热元件辐射墙壁辐射人体 电热暖机：电加热器对流换热和辐射加热风对流换热和辐射人体 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射人体
太阳照射：阳光辐射人体 4．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？ 答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热 冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热 凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热 沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热 升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热 冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热 融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热 5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？ 答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。 6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式？ 答：热对流和对流换热不是同一现象。流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对
第二章传热习题答案
【2-1】一食品冷藏室由内层为19 mm 厚的松木，中层为软木层，外层为51 mm 厚的混凝土所组成。内壁面温度为-17.8 ℃,混凝土外壁面温度为29.4 ℃。松木、软木和混凝土 的平均热导率分别为, 3, W/(m ·K)，要求该冷藏室的热损失为15W/m 2。求所需软木的厚度 及松木和软木接触面处的温度。 解：三层平壁的导热。 1）所需软木的厚度2b 由 ∑=-=3141i i i b T T q λ 得 151 .0019.00433.0762.0051.08.174.29152+++=b 解得： m b 128.02= 2）松木和软木接触面处的温度3T 由 151 .0019 .08.17153+==T q 解得：9.153-=T ℃ 解题要点：多层平壁热传导的应用。 【2-2】为减少热损失，在外径为150 mm 的饱和蒸汽管道外加有保温层。已知保温材料的热导率λ=+ 198 T(式中T 为℃),蒸汽管外壁温度为180 ℃,要求保温层外壁温度不超过 50 ℃,每米管道由于热损失而造成蒸汽冷凝的量控制在1×10-4 kg/(m ·s)以下,问保温层厚 度应为多少(计算时可假定蒸汽在180 ℃下冷凝)。 解：保温层平均热导率为： )./(126.02 501801098.1103.04K m W =+??+=-λ 由于本题已知的是蒸汽管道外壁面温度，即保温层内壁面温度，故为一层导热。 由 )()(21 221r r Ln T T L Q -=λπ 得： )()(21 221r r Ln T T L Q -=πλ （1）
式中：m W L Wr L Q /9.2011 103.20191013 4=???==- 将其及其它已知数据代入式（1）得： )075 .0()50180(126.029.2012r Ln -??=π 解得：m r 125.02= mm m 5005.0075.0125.0==-=∴δ壁厚 解题要点：单层圆筒壁热传导的应用。 【2-8】烤炉内在烤一块面包。已知炉壁温度为175 ℃，面包表面的黑度为,表面温度 为100 ℃,表面积为 5 m 2，炉壁表面积远远大于面包表面积。求烤炉向这块面包辐射 传递的热量。 解：两物体构成封闭空间，且21S S <<，由下式计算辐射传热量： W T T S Q 0.65)448373(0645.085.01067.5) (448424111012-=-????=-=-εσ 负号表示炉壁向面包传递热量。 解题要点：辐射传热的应用，两个灰体构成的封闭空间。 【2-10】在逆流换热器中，用初温为20 ℃的水将 1.25 kg/s 的液体［比热容为 kJ/(kg ·K)、密度为850 kg/m 3］由80 ℃冷却到30 ℃。换热器的列管直径为Φ25 mm ×2.5 mm,水走管内。水侧和液体侧的对流传热系数分别为850 W/（m 2·K ）和1 700W/（m 2·K ）, 污垢热阻可忽略。若水的出口温度不能高于50 ℃，求水的流量和换热器的传热面积。 解：传热量为 W T T c W Q h h ph h 33211075.118)3080(109.125.1) (?=-???=-= 又 )(12c c pc c T T c W Q -= s kg T T c Q W c c pc c /9454.0)2050(10187.41075.118)(33 12=-???=-=∴ 即冷水流量为s kg /9454.0。 取管壁的热导率 )./(45K m W =λ，则有