传热学第七章答案
第七章
思考题
1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结?膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？ 答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结，膜状凝结的主要热阻在液膜层，凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结。
2．在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8条假定中，最主要的简化假定是哪两条?
答：第3条，忽略液膜惯性力，使动量方程得以简化；第5条，膜内温度是线性的，即 膜内只有导热而无对流，简化了能量方程。
3．有人说，在其他条件相同的情况下．水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法一定成立？
答；这一说法不一定成立，要看管的长径比。
4．为什么水平管外凝结换热只介绍层流的准则式？常压下的水蒸气在10=-=?w s t t t ℃的水平管外凝结，如果要使液膜中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直径要多大? 答：因为换热管径通常较小，水平管外凝结换热一般在层流范围。 对于水平横圆管：
()
r t t dh R w s e ηπ-=
4
()4
1
32729.0?
??? ??-=w s t t d gr h ηλρ
临界雷诺数
()()1600
161.9Re 4
3
454
1
3243
4
3
=-=
r
g t t d
w s c ηλρ
由100=s t ℃,查表：kg kJ r /2257= 由
95
=p t ℃，查表：3
/85.961m kg =ρ ()K m W ?=/6815.0λ
()s m kg ??=-/107.2986
η ()()
m
g t t r
d w s 07.23
.9763
1
3
2
35
=-=λρη
即水平管管径达到2.07m 时，流动状态才过渡到湍流。
5．试说明大容器沸腾的t q ?~曲线中各部分的换热机理。
6．对于热流密度可控及壁面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。 答：对于热流密度可控的设备，如电加热器，控制热流密度小于临界热流密度，是为了防止设备被烧毁，对于壁温可控的设备，如冷凝蒸发器，控制温差小于临界温差，是为了防止设备换热量下降。
7．试对比水平管外膜状凝结及水平管外膜态沸腾换热过程的异同。
答：稳定膜态沸腾与膜状凝结在物理上同属相变换热，前者热量必须穿过热阻较大的汽 膜，后者热量必须穿过热阻较大的液膜，前者热量由里向外，后者热量由外向里。
8．从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是什么?强化沸腾换热的基本思想是什么？ 答：从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是尽量减薄粘滞在换热表面上液膜的厚度，强化沸腾换热的基本思想是尽量增加换热表面的汽化核心数。
9．在你学习过的对流换热中．表面传热系数计算式中显含换热温差的有哪几种换热方式？其他换热方式中不显含温差是否意味着与温差没有任何关系? 答：表面传热系数计算式中显含换热温差的有凝结换热和沸腾换热。不显含温差并不意味着与温差无关，温差的影响隐含在公式适用范围和物件计算中。
10．在图7-14所示的沸腾曲线中，为什么稳定膜态沸腾部分的曲线会随△t 的增加而迅速上升?
答：因为随着壁面过热度的增加，辐射换热的作用越加明显。 习题
基本概念与分析
7-1、 试将努塞尔于蒸气在竖壁上作层流膜状凝结的理论解式(6—3)表示成特征数间的函数
形式，引入伽里略数
23
νgl Gu =
及雅各布数
()w s p t t c r
Ja -=
。
解：
4
132
)(725.0????
??
??-=w s l ll
t t d gr h ηλρλ，
[]
4
1
4
123
..725.0.)(.725.0r a a p w s p u P J G c t t c r
v gl N =??
?
?????-=λη。
7-2、 对于压力为0.1013MPa 的水蒸气，试估算在10=-=?s w t t t ℃的情况下雅各布数之
值，并说明此特征数的意义以及可能要用到这一特征数的那些热传递现象。
解：)(w s p a t t c r
J -=
，r=
Kg J
3101.2257?，)(4220℃Kg J c p =， 5
.53104220101.22573
＝ ??=a J ，
)(w s p a t t c r J -=代表了 汽化潜热与液瞙显热降之比;进一步一般化可写为
t c r J p a ?=
，代表了相变潜热与相应的显热之比，在相变换热（凝
结、沸腾、熔化、凝固等都可以用得上）。
7-3、 40=s t ℃的水蒸气及40=s t ℃的R134a 蒸气．在等温竖壁上膜状凝结，试计算离开x ＝0处为0.1m 、0.5m 处液膜厚度。设5=-=?s w t t t ℃。
解：
4
1
2
4???????=r g tx u x l l l ρλδ）（，近视地用t s 计算物性，则： 对水：635.0=l λ，6
103.653-?=l u ，2.992=l ρ，
kg J
r 3102407?=；
对R134a ：0750.0=l λ，6
6106.49122.114610286.4--?=??=l u ，2.1146=l ρ，
kg J
r 31023.163?=；
对水：
41
24???????=r g tx u x l l l ρλδ）（＝4
1
4
1
326
1024072.9928.95635.0103.6534x
???
??????????-
＝41
4
4
1
4
116
10375.1)10
573.3(x x
--?=?，
X=0.1、
m m 10728.7m 10728.7562.0101.357(x )2
54---?=?=??=δ. X=0.5、mm 10.1561=m 841.010375.15
.010
1.357(x)444
1
4
---???=??=δ
对R134a ：
41
24???????=r g tx u x l l l ρλδ）（＝4
1
4
1
326
1023.1632.11468.950750.0106.49124x
???
??????????-
=
41
44
141
16
10433.2)10506.3(x x --?=?，
X=0.1、mm 10368.1m 10368.11
.010
433.2(x)144
1
4
---?=?=??=δ； X=0.5、mm 10046.2m 841.010 433.25
.010433.2(x)144
1
4
---?=??=??=δ。
7-4、当把一杯水倒在一块赤热的铁板上时．板面立即会产生许多跳动着的小水滴，而且可以维持相当一段时间而不被汽化掉。试从传热学的观点来解释这一现象[常称为莱登佛罗斯特(Leidenfrost)现象]，并从沸腾换热曲线上找出开始形成这一状态的点。 解：此时在炽热的表面上形成了稳定的膜态沸腾，小水滴在气膜上蒸发，被上升的蒸汽带动，形成跳动，在沸腾曲线上相应于q min (见图6-11)的点即为开始形成现象的点。
凝结换热
7-5、 饱和水蒸气在高度l ＝1.5m 的竖管外表面上作层流膜状凝结。水蒸气压力为
Pa p 5105.2?=，管子表面温度为123℃。试利用努塞尔分析解计算离开管顶为0.1m 、
0.2m 、0.4m 、0.6m 及1.0 m 处的液膜厚度和局部表面传热系数。
解：水蒸气Pa p 5
105.2?=对应的饱和参数：2.127=s t ℃ kg kJ r /8.2181=
定性温度：
()()1252/1232.1272/=+=+=w s m t t t ℃
查表得 ()mK W /106.682-?=λ
)/(106.2276
ms kg -?=η 3
/939m kg =ρ
由
()41
24?
?????-=r g x t t w s ρηλδ ＝
()4
1
522
6
108.21819398.91232.127106.68106.2274?
????????-????--x ＝(
)
()m x x
341
41
16
1000013913.0103913.1--?=?
()4
1
324?
?????-=x t t gr h w s x ηλρ
()4
1
66
3
2
3
1232.127106.227410
6.68939108.21818.9??
?
?
?
?-???????--x
4115105917.1?
?
?????=x
温差为11℃,每根管于长1.5m ，共50根管子。试计算该冷凝器管束的热负荷。
解：5.442)
1150(50=-+=
m t ℃，33.990m kg l =ρ，)
.(641.0k m W l =λ，
6105.606-?=l u ，r ＝kg J 107.23823?，设流动为层流，
ｈ＝
4
1
w f l 3l
2l t -t u r g 13.1?
?????）（L λρ ＝)
k .m (8.4954115.110606.5641.03.9901023838.913.124
16
326W
=?????????????-
66105.60610383.2115.18.495444-??????=?=
l e ru t hL R ＝226.3＜1600，故为层流。
整个冷凝器的 热负荷Q=50×4954.8×3.1416×0.0254×1.5×11=326.2kW 。
7-7、立式氨冷凝器由外径为50mm 的钢管制成。钢管外表面温度为25℃，冷凝温度为30℃。要求每根管子的氨凝结量为0.009kg/s ，试确定每根管子的长度。
解：t m =5.27230
25=+℃，3/2.600m kg l =ρ，)./(5105.0℃m W l =λ， )./(1011.24s m kg u l -?=，r ＝kg /J 108.11453?，
由r G t hA .=?，得：
t dh r
G L ?=
π.。设流动为层流，则有：
ｈ＝
4
1
w f l 3l
2
l
t -t u r g 13.1?
?????）（L λρ ＝
4
1
4
14
3
2
3
3.537051011.265105.02.600108.11458.913.1L
L =????????????-，
代入L 的计算式，得：L=4
13
3.5370505.01416.3108.1145009.0L ?????
所以 L=m 293.33.53709.131294
3
=??? ??，h=41293.33.5370-?=3986.6W/(m 2.k)， R e =160010861011.2108.11455
293.33986.644
3＜=??????-，故为层流。
7-8、水蒸汽在水平管外凝结。设管径为25.4mm ，壁温低于饱和温度5℃，试计算在冷凝
压力为3105?Pa 、4105?Pa 、
5
10Pa 及610Pa 下的凝结换热表面传热系数。
壁温高4.4℃。试问在冷凝器的设计计算中可否采用层流液膜的公式。物性参数可按30℃计算。
解：按照附录13，30℃的氨液的 物性参数为：
3/4.585m kg l =ρ，)./(4583.0℃m W l =λ，7
10143.2-?=f ν，
先按层流计算，则：ｈ＝）
（k .m /43224.40.310143.24583.04.59511438508.913.124
1
7
3
2W =????????????-，
160015874.595102143.011438504
.43432246
e ＜=??????=
-R 。确实属于层流范围。
7-10、—工厂中采用0.1MPa 的饱和水蒸汽在一金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另—侧的物体进行加热处理。已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70℃，壁高1.2m ．宽30cm 。在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30℃，热确定这—物体的平均效容量。不考虑散热损失。 解：近似地取t s =100℃，
852=+=
w
s m t t t ℃。
3
/6.968m kg l =ρ，
)
./(677.0K m W l =λ，
)
/(103356ms kg u l -?=，
kg J r /101.22573?=
设为层流h=
4
1
w f l 3
l
2l
t -t u r g 13.1?
?????）（L λρ =）（k .m /7.45431302.110335377.055.56810257.28.913.124
1
6
3
2
6
W =?????????????-
1600
5.10341033510257.2302.17.5431446
6?=??????=?=-l e ru t hL R ，与假设一致。 kW t t Ah Q w s 66.58302.17.5431)(=??=-=
平均热容量K
J t Q c /1052.33018001066.5863?=??=??=τνρ.
7-11、一块与竖直方向成30°角的正方形平壁，边长为40cm 、5
10013.1?Pa 的饱和水
蒸汽在此板上凝结，平均壁温为96℃。试计算每小时的凝结水量。如果该平板与水平方向成30°角，问凝结量将是现在的百分之几？
解：t m =98296
100=+℃，3/5.958m kg l =ρ，)./(6829.0K m W l
=λ， )./(102.2836s m kg u l -?=，r ＝kg /J 1022573?，设为膜状凝结，
h=4
1
w f l 3l
2l t -t u r grsin 13.1?
?????）（L λ?ρ
=
）
（）（k .m /11919961004.0101.283683.05.95810257.260sin 8.913.124
16
3
2
6
W =??????-?????????-。
16004.119101.28310257.24
4.011919446
6?=??????=?=
-l e ru t hL R W A Q 2.762844.011919t t h 2w s =??=-=）（
kg/h 2.12kg/s 1038.310257.22.7628r 36
=?=?==-Q G 。
如果其它条件不变，但改为与水平方向成30°角，则h 为原来的
4
1
23/21???? ??=0.872=87.2﹪，因而凝结量亦将是现在的87.2﹪。
7-12、 压力为1.013x105Pa 的饱和水蒸汽，用水平放置的壁温为90℃的铜管来凝结。有下列两种选择：用—根直径为10cm 的铜管或用10根直径为1cm 的铜管。试问： (1)这两种选择所产生的凝结水量是否相同?最多可以相差多少？
(2)要使凝结水量的差别最大，小管径系统应如何布置(不考虑容积的因素)。
(3)上述结论与蒸汽压力、铜管壁温是否有关(保证两种布置的其他条件相同)? 解 ：水平管的凝结换热公式
()4
1
3
2729.0??
??
????-=w s l l l H t t d gr h ηλρ
两种方案的换热表面积相同，温差相等，由牛顿冷却公式
t A h H ?=Φ，故凝液量
r t A h r q H m ?=Φ=
因此，两种方案的凝液量之比
562.01014
14
1122121=???
??=???? ??==d d h h q q H H m m
故小管径系统的凝液量是大管径系统的1.778倍。只要保证蒸气压力和管壁温度在两种情况
下相同，上述结论与蒸气压力和铜管壁温无关。
7-13、一卧式水蒸汽冷凝器管子的直径为20mm ，第—排管子的壁温15=w t ℃，冷凝压力为4.5xl03Pa 。试计算第一排管子每米长的凝结液量。 解：相应于4.5×103Pa 的饱和温度为30.94℃，，
2397.22215
94.30≈=+=
m t ℃。 3
/5.997m kg l =ρ，
)
./(605.0K m W l =λ，
)
/(103.9436ms kg u l -?=，
kg J r /105.24383?=，94.151594.30t =-=?℃，
h=
）
（k .m /834094.1502.0103.943605.05.997105.24388.9725.024
1
6
323W =???
??????????-
每米长管子上的凝结水量：
h kg s kg r
t
dh G /33.12/10425.3105.243894
.15834002.01416.333
=?=????=
?=
-π。
7-14、饱和温度为30℃的水蒸汽在恒定温度的竖壁上凝结，试估算使液膜进入湍流的t l ?之
值。物性按饱和温度查取。
解：3/7.995m kg l =ρ，)./(618.0K m W l =λ，
)/(105.8016
ms kg u l -?=，kg J r /109.24303?=，于是有：
4
1
41
6
3
23)(4.10319105.801618.07.995109.24308.913.1--?=????????????=t L t L h ，
t L ? 之值应满足：1600109.2430105.801436≥????-t hL ，即
t L h ?≥
5
.779346， 两式联立得41
)
(4
.103195.779346t L t L ?=?，52.75)(41=?t L ，t L ?＝319.2m. ℃。
7-15、设习题7-14中饱和水蒸汽的饱和压力为1.013X105
Pa ，试重做该题。在—般工业与民用水蒸汽凝结的换热系统中，沮差常在5～10℃范围内，由本题及习题6—14的计算你可以得出什么看法？
解：100℃下饱和水的物性为：3
/4.958m kg l =ρ，)./(683.0K m W l
=λ，)/(105.2826ms kg u l -?=，kg J r /101.22573?=，
4
1
4
1
4
3
23)
(1390310825.2683.04.958101.22578.913.1--?=??
?
?????????=t L t L h ，
将此式与下式联立，1600101.2257105.282436≥????-t hL ，得41)(139********t L t L ?=?，
由此得：4
3
)(t L ?＝18.345，t L ?＝48.3m. ℃。
一般工业用冷凝器大多在层流范围内。 7-16、为估算位于同一铅垂面内的几棍管子的平均凝结换热表面传热系数，可采用下列偏于保守的公式：
41/n h h n =
其中1h 为由上往下第1排管子的凝结换热表面传热系数。这里假定n 根管子的壁温相同。 今有一台由直径力20mm 的管束所组成的卧式冷凝器，管子成叉排布置。在同一竖排内的平均管排数为20，管壁温度为15℃，凝结压力为4.5x103Pa ，试估算纯净水蒸汽凝结时管束的平均表面传热系数。 解：
2397.22215
94.30≈=+=
m t ℃。
3/5.997m kg l =ρ，
)
./(605.0K m W l =λ，
)
/(103.9436ms kg u l -?=，
kg J r /105.24383?=，94.151594.30t =-=?℃，
）
（k .m /834094.1502.0103.943605.05.997105.24388.9725.024
1
6323W h =?
?
?
??????????=-
4729.020
/1/14
1
4
1
===n
n ε，)/(39444729.083402K m W h n ?=?=。
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0h ，加罩后为n h ，则有：
0h ～41
)/1(L ，n h ～[]{}41
)1/(/1+n L ，
则
[]{}4
1
4
1
4
1
)
1()/1()1/(/1+=+=n L n L h h n ，
与欲使20=h h n
，应有
15116,161,2)1(41
=-==+=+n n n ， 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：
4
13
2725.0?????????t d r g l l l μλρ＝()4
13
2/10013.1????
?????t n d r g l l l μλρ，即：41)
100(13.1725.0n =， 17
9.16)13.1725.0(1004
≈==n 段，即共需17-1＝16各泄出罩。
7-18、 如附图所示，容器底部温度为t w (＜ts ＝，并保持恒定，容器侧壁绝热。假定蒸汽
在凝结过程中压力保持不变，试导出凝结过程中每一时刻底部液膜厚度δ的计算式，在你的推导过程中，“容器侧壁绝热”这一条件起了什么作用？
解：据给定得条件，从汽－液分界面上释放出得汽化潜热均通过
液瞙得导热而传到底面上的，于是有：δλτδρ)(w s l l t t d d r
-=，
其中τ为时间，将此式对τ作积分，并利用0=τ，0=δ的条
件，得
τρλδr t t w s )
(2-=
。此式表明液瞙厚度与T 成正比。
容器侧壁绝热使本题可以按一维无限大平壁导热问题处理。 沸腾换热
7-19、直径为6mm 的合金钢元在98℃水中淬火时的冷却曲线如附图所示。钢元初温为800℃。。试分析曲线各段所代表的换热过程的性质。
解：AB 段钢元的温度随时间的变化比较平缓，代表了瞙态沸腾区的换热特性，BC 段的上半部钢元温度随时间而急剧下降，呈现出核态沸腾的特点，而到BC 段的下部，温度曲线再次变得平缓，反应出对流换热逐渐进入以自然对流为主得区域。 7-20、平均压力为5
1098.1?Pa 的水，在内径为15mm 的铜管内作充分发展的单相强制对流换热。水的平均温
度为100℃，壁温比水温高5℃。试问：当流速多大时，对流换热的热流密度与同压力、同温差下的饱和水在铜表面下作大容器核态沸腾时的热流密度相等?
解：
Pa p s 2
1098.1?=时，120=s t ℃，对应水的物性 s m /10252.026-?=υ，47.1=r P ，()K m W ?=/686.0λ
根据公式 5.033.21p t C h ?=＝
()
5
.05
33.21098.151224.0???
＝()
K m W ?2
/87.2315
由题意，要使二者热流密度相等，在温差相同情况下，必须表面传热系数h 相等。对管内湍流强制对流
d P R h r
e λ
4
.08.0023.0='
而
h h '=
所以
24.1887686.047.1023.0015
.087.2315023.04
.04.08
.0=???==
λr e
P hd R
12439=e R
而υud
R e =
所以s m d R u e /21.0015.010252.0124396=??==-υ。
7-21、当液体在一定压力下作大容器饱和核态沸腾时，欲使表面传热系数增加10倍．温差
(t w -t s )应增加几倍?如果同一液体在圆管内作单相揣流换热(充分发展区)，为使表面传热系数提高10倍，流速应增加多少倍？为维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?设物性为常数。 解：(1)大容器饱和沸腾
33
.2~t h ? 69
.210
33
..2133
..21==?
?
?
??'=?'?h h t t
(2)管内湍流
8
.0~V h 78.171025
.18.01
==??? ??'='h h V V
2~V p ? 3~~V V A p N ???
8.562078.1733
==???
??'='V V N N
答：大容器饱和沸腾表面传热系数增加10倍．壁面过热度是原值的2.69倍。圆管内湍流强制对流传热表面传热系数增加10倍，流速是原值的17.78倍，这时流体的驱动功率是原值的5620.8倍。
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：
)
/(4287K kg J c pl ?=，kg J r /101.21443
?=，3/1.926m kg l =ρ，3/967.1m kg v =ρ，
m N /102.5074-?=γ，)/(101.2016s m kg t ??=-η，013.0=wv c ，26.1Pr =f ，于是有： 33
.04
6
63967.11.9268.910
2.50710144.2101.20101
3.026.1101.214454287??
?
????
?-????????--）（＝q
，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：
m
37.84077005.01416.33600
/101.2144203＝????。
7-23、一铜制平底锅底部的受热面直径为30cm ，要求其在1.013×105Pa 的大气压下沸腾时每小时能产生2.3kg 饱和水蒸气。试确定锅底干净时其与水接触面的温度。 解：t s =100℃时水的物性参数为
75
.1Pr =f ，
)
/(4220K kg J c pl ?=，kg
J r /101.22573?=，
3/4.958m kg l =ρ，
3
/5977.0m kg v =ρ，
m N /106.5884-?=γ，)/(105.2826s m kg t ??=-η，，013.0=wl c ，
223/204036003.01416.34101.22573.2m
W A q =?????=Φ=，
29
.5)(Pr 33
.0=?
?
??
??-=?v l l pl f wl g r
r q c r c t ρρη℃，3
.10529.5100=+=?+=t t t f w ℃。
7-24、一台电热锅妒，用功率为8kw 的电热器来产生压力为1.43X105
Pa 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2
/45882015.085.11416.328000
m W q =???=
，
在1.43×105Pa 压力下：
3/951m kg l =ρ，3/8265.0m 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 ?=λ，60.1Pr =f 。
代入式（6-17）有：
33
.04
3
63
8265.09518.910
569103.26911025945882
0132.0423360.1103.2691??
?
????
?-?????????=?--）（t t ?＝7.37℃，4.12737.7120=+=∴w
t ℃。
不锈钢管内的热量都是通过内壁面导出的，导热温差：
68.7)85.1101416.32/()12/15ln(4000)2/()/ln(12=???=Φ=?l d d t πλ℃。
最高壁温位于内壁面上，其值为127.4＋7.68＝135.1℃。
7-25、直径为30mm 的钢棒(含碳约1.5％)在100℃的饱和水中淬火。在冷却过程中的某—瞬间，棒表面温度为110℃,试估算此时棒表面的温度梯度。沸腾换热表面传热系数可按式(6－15)估计。
解：
)/(9640013.1)100110(8.448.442
5.033.45.033.4K m W p t h ?=?-?=?=，
这一对流换热量系通过工作表面里层的导热而传递到工作表面上，故有：
t h r t
?=??-λ
，
m C t h r t /26346.3610
9640 -=?-=?-=??λ，负号表示温度沿半径方向减少。
7-26一直径为3.5mm 、长100mm 的机械抛光的薄壁不锈钢管，被置于压力为1.013X105Pa 的水容器中，水温已接近饱和温度。对该不锈钢管两端通电以作为加热表面。试计算当加热功率为1.9W 及100 W 时，水与钢管表面间的表面传热系数值。 解 ：(1)当加热功率为1.9W 时。
2/8.17281.00035.09.1m W dl q =??=Φ=
ππ
这样低的热流密度仍处于自然对流阶段。此时温差一般小于4℃。由于计算自然对流的表面 传热系数需要知道其壁面温度，故本题具有迭代性质。先假定温差6.1=-=?s w t t t ℃
定性温度()8.10021
=+=
s w m t t t ℃
物性参数 ()K m W ?=/6832.0λ 743.1=r P s m /10293.026-?=υ 141054.7--?=K a
()
5.590410293.00035.0
6.11054.78.9263
423=?????=?=--υtd ga G r
故 ()()83.4743.15.590448.048.04
141=??==r r u P G N
所以 ()
K m W d N h u ?=?==
2/8.9420035.06832
.083.4λ
2/48.15086.18.942m W t h q =?=?=
与2
/8.1728m W q =相差达12.7％，故需重新假定△t 。
考虑到自然对流 4
5
t q ?∞ 即8
.0q t ∞?
在物性基本不变时．正确的温差按下式计算：
715
.248.15088.17286.18
.0=?
?
?
??+=?t ℃
而4
1t h ?∞ 即
()
K m W h ?=?
??? ???=2
41
/10766.1715.28.942
(2)当W 100=Φ时，2
/7.909451.00035.0100m W dl q =??=Φ=ππ
假定进入核态沸腾区，
Pa p 510013.1?= 根据公式15.07
.02p q
C h =
＝()()
15
.05
7
.010
013.17.909455335.0???＝(
)
K m W ?2
/5.8894
验证此时的过热度
2.105.88947.90945===
?h q t ℃
确实在核态沸腾区。
7-27、式(7-17)可以进—步简化成67
.0Cq h =，其中系数C 取决于沸腾液体的种类、压力及液体与固体表面的组合。对于水在抛光的铜、铂及化学蚀腐与机械抛光的不锈钢表面上的沸
腾换热，式(7-17)中的wl C 均可取为0.013。试针对Pa p 5
10013.1?=、Pa 5
1076.4?、
Pa 51003.10?、Pa 51008.19?、Pa 51078.39?下的大容器沸腾、计算上述情形中的系
数C ，且进—步把系数C 拟合成压力的幂函数形式，并与式(6－16)比较。 解：把式（6-17）写成67
.0Cq
h =的形式，可得：
33
.067.033
.0)(013.0)(1013.01
???
?
??
??-=?
?????-??
=
l v l l pl
v l l
l
pl g pr r c g r rpr c C ηγρρρργη
用最小二乘法拟合得223
.05p C =，p 的单位为bar 。 7-28、在所有的对流换热计算式中．沸腾换热的实验关联式大概是分歧最大的。就式(6—17)而言、用它来估计q 时最大误差可达100％。另外，系数wl C 的确定也是引起误差的一个方面。今设在给定的温差下，由于wl C 的取值偏高了20％，试估算热流密度的计算值会引起的偏差。如果规定了热流密度，则温差的估计又会引起多大的偏差？ 通过具体的计算来说明。
解：（1）由于其它条件不变，给出t ?么计算η时，应有[][]
233.01
33
.0q C
q
C wl
wl =，
即55.577375.11
2.11,2.11)()(03
.3122133
.01
2===∴==
???
? ??q q C C q q WL wl ％，即偏低42.5％。
（2）当给定q ，由式（6-17）确定t ?时，C wl 的误差与t ?的误差成线性关系。
7-29、用直径为1mm 、电阻率m ?Ω?=-6
101.1ρ的导线通过盛水容器作为加热元件。试
确定，在t s =100℃时为使水的沸腾处于核态沸腾区，该导线所能允许的最大电流。
解：按下题的计算2
6max /101.1m W q ?=，达到临界热流密度时，每米长导线上总换热量
Φ ＝3.1416×0.001×1.1×106＝3456W ，每米长导线的电阻：
Ω=??
=4.14/11416.311.12R ，按Ohm 定律，6
.24684.134562
==Φ=R I ,
A I 7.496.2468==。
7-30、在实验室内进行压力为1.013X105Pa 的大容器沸腾实验时，采用大电流通过小直径
不锈钢管的方法加热。为了能在电压不高于220v 的情形下演示整个核态沸腾区域，试估算所需的不锈钢管的每米长电阻应为多少，设选定的不锈钢管的直径为3mm ，长为l00mm 。
解：
kg J r /101.22573
?=，3/4.958m kg l =ρ，
3
/5977.0m kg v =ρ，
m N /106.5884-?=γ，
[
]
2
64
1
4
3
max m /101.15977.04.958106.5888.95977.0101.225724
W q ?-????????=
-＝）（π
。达到临界热流密度时，换热总量：
W dlq 1037101.11.0003.01416.36
max ＝＝????=Φπ 按照ohm 定律，R U IR 2
==Φ，故该件的电阻Ω
==Φ=67.46103722022U R ，即每米长电
阻应为Ω7.466。
7-31、 试计算当水在月球上并在105Pa 及10X105Pa 下作大容器饱和沸腾时，核态沸腾的最大热流密度(月球上的重力加速度为地球的1／6)比地球上的相应数值小多少？ 解：按式（6-20），max q ～4
1g
，地球上Pa P 510=时，26max /101.1m W q ?=，故月球
上该压力下2
66641
max m /10703.0101.16398.0101.1)61(W q ?????=＝＝；在压力为
Pa 51010?时，kg J r /1020133?=，3/9.886m kg l =ρ，3/16.5m kg v =ρ，
m
N /108.4224-?=γ
2
64
1
43max m /10674.116.59.886108.422618.916.5102013241416.3W q ???
????-?????????=
-＝）（。两种情形下月球的m ax q 均为地球上相应情形下的639
.068.98
.94
1
4
1=??
?
??倍。
7-32、在一氨蒸发器中，氨液在—组水平管外沸腾，沸腾温度为-20℃。假设可以把这—沸腾过程近似地作为大容器沸腾看待，试估计每平方米蒸发器外表面所能承担的最大制冷量。-20℃时氨从液体变成气体的相变热(潜热)kg kJ r /1329=，表面张力,/031.0m N =γ密度
3/604.1m kg v =ρ。
解：20-=s t ℃时，3
/7.666m kg l =ρ。
由式（6-20）得：
[]
4
1
2
1
max )(24
v l v g r q ρργρπ
-=
[]25413m /1031.8604.17.666031.08.9604.1101329241416
.3W ???????=
＝）
－（。
7-33、—直径为5cm 、长10cm 的钢柱体从温度为1100℃的加热炉中取出后，被水平地置于压力为1.013X105Pa 的盛水容器中(水湿已近饱和)。试估算刚放入时工件表面与水之间的换热量及工件的平均温度下降率。钢的密度3
/7790m kg =ρ，比热容()K kg J c ?=/470，
发射率8.0=ε。
解：工件置于水容器得瞬间形成了稳定得瞙态沸腾，℃6002100
1100=+=
m t ，由式（6-21），
得
)
./(77.96100110005.010067.204223.03852.04.9583852.0101.22578.962.024
15
3
3
K m W h r =??
?
???-????????=）（）－（－辐射换热系数按式（8-16）计算：
）
（＝－＋）
－（－K W T T T T h b w b w r ????=-?-+-=244821440m /3.160118.0137313731067.5100011111)
(εεσ
故)/(1.2573.16077.962
K m W h ?=+=。总换热量：
W
t h d dl 504810001.2571416.3)205.01.005.0()24(2
2
＝＋????=??+=Φππ。 工作得热容量℃
＝/89.718477901.0405.01416.3422
J c l d cV p ????==ρπρ。
故平均的温度下降率为5048/718.89＝7.02℃/s 。
7-34如附图所示，在轧制钢板的过程中，当钢板离开最后一副轧滚后，用水(冷却介质)冲射到钢板上进行冷却，然后再卷板。由于钢板温度很高，水膜离开喷嘴不远即在其下形成汽膜。不考虑运动的影响，并把钢板看成直径为1.1m 的圆柱表面。试估计每平方米钢板与水的贴壁射流间的换热量。钢板表面的温度900K ，发射率为0.50。
解：用瞙态沸腾换热的公
式
4
1
3
)()(62.0?
?
?
???--=s w v v
v l v c t t d gr h ηλρρρ，
s
w b w r T T T T h --=
)
(44εσ，
313
4
4
3
h
h h
h
r +=
取100=s t ℃，700273973=-=w t ℃，
4002700
100=+=
m t ℃，
7-35、水在1.013x105Pa 的压力下作饱和沸腾时，要使直径为0.1mm 及1mm 的汽泡能在水中存在并长大，加热面附近水的过热度各为多少?(利用克拉贝龙方程导出最小汽泡半径算式的过程，可见本书第一版4－4节。)
解：气泡内介质与周围流体达到热平衡时，有
()s v s T T r T R -12ργ＝
，即v s s Rr T T T ργ21=
-，
要使气泡长大，应使
v S
s Rr T T T ργ21>
-， 100℃时，有：3
45977.01.2257106.588m kg kg kJ r m N v ==?=-ργ，，，
因而：℃，325.05977.0101.2257101.0373
106.58823
44=???????≥?--t 当R ＝1mm ，℃0325
.0≥?t ． 综合分析
7-36、—种冷却大规模集成电路块的方法的示意图如附图所示。集成电路块被浸入一种低沸点的非电介质中，该介质受热沸腾后所产生的蒸汽在其上部空间的竖直表面上凝结。这些表
面的温度t c 维持在低于饱和温度的温度上。今有若干块面积为25mm 2
的集成电路块浸入一
种制冷刑中。已知t s ＝50℃，制冷剂物性为3
/1650m kg l =ρ，()K kg J c l
p ?=/1000,，
()s m kg l ??=-/1085.64η，()K m W l ?=/06.0λ，11Pr =l ，m N /1063?=γ，
kg J r /1005.15?=，004.0=wl C ，7.1=s ，集成电路块的表面温度t w ＝70℃。冷凝表
面的温度t 0=15℃(采用其他冷却剂对其进行冷却而得以维持)，每个冷凝表面高45mm 。试确定：(1)每个集成电路块的发热量；(2)冷却200个集成电路块总的所需要的冷凝表面面积(m 2)。
解：（1）按Rohsenow 公式
3
7
.12
1
1Pr )(?
???
?????????-=l wl
l v l r C t
C g r q ργρρη，把物性和0≈v ρ代
入得：
3
7.1521
35
4111005.1004.020100010616508.91005.11085.6?
?? ??????????????????=--q
2
354/62289)93.58/62.47(6.1641101085.6m W =????=-
W 56.16228910256=??=Φ-，假设200块芯片相互不干扰，则：
W l 31220056.12006228910256
=?=???=Φ-。
（2）
4
1
4
3
254
1
32)1550(045.01085.606.016501005.18.9943.0)(943.0??????-???????=?
?????-=-w s l l
l t t H gr h ηλρ
)/(8164.865943.0)106087.5(943.024
1
11K m W ?=?=??=，
2
/5.2856235816m W t h q =?=?=，
所需面积为：2
221092010092.15.28562/312mm m =?=-。
7-37、平均温度为15℃、流速为1.5m ／s 的冷却水，流经外径为32mm 、内径为28mm 的水平放置的铜管。饱和压力为0.024xl05Pa 的水蒸汽在铜管外凝结，管长1.5m 。试计算每
小时的凝结水量(铜管的热阻可不考虏)。
解：本题需要假设壁温w t ，正确的壁温值应使管内与管外的对流换热量相等。 管内对流换热系数按式（5-54）计算，15℃的水物性为：
)/(587.0K m W ?=λ，27.8Pr =，
s m /10156.126-?=ν，3633210156.1028
.05.1Re 6
=??=
=
-ν
ud
，
)
/(499427.836332028.0587
.0023.024.08.0K m W h ?=???=；
设5.25=w t ℃，75.2725.2530=+=m t ℃，
3/3.996m Kg l =ρ，
)/(101.8476s m kg l ??=-η， )/(614.0k m W ?=λ，kg J r /109.04303?=，
)
/(10552)5.2530(032.0101.8470614.03.996109.24308.9725.024
16
3
2
3
K m W h ?=??
?
???-???????=-，
W t A h l l l 69191319.04994)155.25(5.1028.01416.349941=?=-????=?=Φ， W t A h n n n n 7160)5.2530(5.1032.01416.310552=-????=?=Φ。 n Φ与1Φ之差大于3％；
改设w t =25.6℃，则物性变化甚微，o h 与l h 可以认为不变，于是：
n Φ与1Φ之差小于2％，取
W
699226982
7001=+=
Φ，
冷
凝
水
量
：
h kg s kg G /4.10/10877.2109.24306992
33
=?=?=
-。
7-38、热虹吸管(又称重力热管)是一种封闭、竖直放置的容器，其沸腾段吸收的热量在其冷凝段放出，如附图所示。今用抛光的不锈钢制成一热虹吸管，d ＝20mm 、mm l b 20=，
mm l mm l i c 40,40==。设1.013xlo 5Pa 压力下的饱和水在沸腾
段沸腾．热流密度q 是临界热流值的30％。试计算：(])沸腾段的平均壁温t wb ；(2)凝结段的平均壁温t wc ；(3)冷凝液的质量流量(kg ／s)。
解：设冷凝段液膜为层流，且按平壁公式计算，计算温度取为
100℃，热虹吸管顶管绝热，
3/4.958m kg l =ρ，3/5977.0m kg v =ρ，)/(4220K kg J C pl ?=，kg J r /101.22573?=
m N /106.5884-?=γ，)/(105.2826s m kg l ??=-η，)/(683.0K m W l ?=λ，
75.1Pr =l 。
（1）沸腾段热负荷取cr q 的30％：2
5
6
/1051.31017.130.0m W q ?=??=。
应用Rohsenow 公式，取006.0=wl
C ，0.1=n ，3
21Pr )()(???
???-??????-=n wl s wh pl v l l r C t t C g r q γρρη，
3
2
1
4365Pr )(106.588)598.04.958(8.9101.2257105.2821051.3???
???-???
?
????-?????=?--n
l wl s wh l r C t t C ρ，
3
1032
14575.1102257006.0)100(4220106.588)598.04.958(8.963.6371051.3???
??????-????????-??=?-wh t ，
19
.24410646.53.39963.6371
1051.3)100(353=????
?=--w t
24.619
.2441003
1
==-wh t ，2.106=wb t ℃。
沸腾段总换热量：
???? ??????+?=??? ??+=Φ5221051.302.002.014.3402.014.34q dl d b ππ W 2
5310511.31051.31057.1?=???=-。
（2）冷凝段：
4
1
32)(943.0?
?????-=wc s l l
l t t l gr h ηλρ， )
()04.002.014.3()(943.04
132
wc s wc s l l
l
t t t t l gr t hA -?????
?
?
???-=?=Φηλρ，
)
()10512.2()(03.0105.282683.04.958101.22578.9943.01.55134
16
3
2
3
wc s wc s t t t t -??????
???-??????=--
)
()10512.2()(1
7.29562943.01.55134
1wc s wc s t t t t -????
?
????-??=-，
87.703.70/1.551)
-(4
3
==wc s t t ，64.15=-wc s t t ，4.8464.15100=-=wc t ℃。
这一温度与假定值相差太大，影响到物性计算，重设85=wc t ℃，计算液膜的定性温度为
5.92285
100=+℃，查得3/6.963m kg l =ρ，3
/4669.0m kg v =ρ，)/(4210K kg J C pl ?= kg
J r /1022763?=m
N /106.6024-?=γ，
)
/(108.3066s m kg l ??=-η，
)/(681.0K m W l ?=λ，90.1Pr =l 。通过类似计算得731.7)
(4
3=-wc s t t ，
3.15=-wc s t t ，7.843.15100=-=wc t ℃。
可见对wc t 的影响不大。
（3）冷凝液量：h kg s kg r /879.0/1042.21022761.5514
3
=?=?=Φ-。
7-39、为了查明某种肋片管的对流换热性能，在传热风洞中进行了空气横掠单排肋片管的
试验。肋片管竖直布置，试验段高30 cm ，在同一迎风面上布置了5排管子，肋片管基圆直径为20mm ，内径为16mm ，管内以压力为1.013x105Pa 的饱和水蒸汽凝结来加热管外气流。在—次试验中测得以下参数：空气的平均温度为30℃，总换热量为2100W 。肋片管的热阻可以忽略，管内凝结可近似地以饱和温度作为定性温度．端部散热亦略而不计。试确定在试验条件下，以基圆面积为计算依据的肋片管的表面传热系数。 解：按给定条件，管内水蒸汽凝结换热量等于管外空气换热量。
每根管子的凝结换热量为W
42052100
=，把100℃时水物性值代入式（6-10），得： 41
63233.0105.2820683.04.958101.22578.913.1??????????????=-t h ，417.18785-?=t h ，
由t Ah ?=Φ得：687
.13.0016.01416.37.187854207.187853
4
3
4=??? ?????=??? ??Φ=?A t ℃，
内壁温度：3.98687.1100=-=w t ℃，略去壁面热阻不计，则外壁平均值亦为此值，
故外表面平均换热系数：
()
K m W t A h ?=-???=?Φ=
2/326)303.98(3.002.01416.3420
。
7-40、氟里昂152a 是一种可能替代氟里昂12的绿色制冷剂．为了测定其相变换热性能进行了专门的凝结换热的试验研究。该冷凝器试验台系用两根布置在同一水平面内的黄铜管组成，管内用水冷却。为增加冷却水进出口温差以提高测定的准确性，水系统中两根黄铜管是串联的。冷却水由入口处的15℃升高到出口处的17℃。黄铜管的外径为20mm 、管壁厚为2mm ，长为1m ，氟里昂152a 的冷凝温度为30℃。试确定在该工况下的平均水速及管壁两侧按总面积计算的相对热阻的大小。 解：采用试凑法，水侧
16217
15=+=
m t ℃，3
/6.963m kg l =ρ，，)/(2.4186K kg J C pl
?=，)/(1011256s m kg l ??=-η，)/(589.0K m W ?=λ，02.8Pr =。
估计热阻之比约为1：25，氟侧温差10℃，20=w t ℃，25=m t ℃，查物性， 3/0.899m kg l =ρ，)/(5.1809K kg J C p ?=，)
/(10105.0K m W ?=λ，
s m /101825.026-?=υ，kg J r /1077.2773
?=，93.2Pr =。
计算流程（略去管壁热阻）：
设一个流速→水侧换热量l Φ→外侧热流密度n q →外侧n h →外侧温度w t ?→ 内侧温度1t ?→1h →对流换热量r Φ，如果l Φ=r Φ，则此流速即为所求。
内侧：4
.06
.0Pr Re
023.0=Nu ，
2
.04.08
.06
.05.0)(023.0d u C h p ηρλ=
；
外侧：4
132
)(725.0??????-=w s l l
l
n t t d gr h ηλρ，4
1
32/725.0?
?????=n l l
l
n h dq gr h ηλρ， 4
13243
725.0??????=dq gr h l l
l
n
ηλρ，3
1
32
3
1323
4651.0725.0?
??????=??
?
????=∴dq gr dq gr h l l
l l l
l
n
ηλρηλρ，
0.1=μ，W
t c d p l 5.167922.41860.18.998016.0785.04
22
=?????=?=
Φρμπ，
2
/13372202.014.35
.1679m W dL q l n =??=Φ=
π，
)
/(24253725651.01337202.01007.1641011.08991077.2778.9651.023
16
3
2
3
K m W h n ?=?=??
????????????=∴-
51.5242513372
==
?n t ℃，49.851.514=-=?l t ℃，
)/(4087016.0)101125()0.18.998(05892.4186023.022
.04.06.08
.06.04.0K m W h l ?=??????=-
W t A h l l l 5.3486016.0214.349.84087=????=?=Φ。
5.1=μ，W l 3.2519=Φ*，2/20058m W q o =，)/(21182
K m W h o ?=，
47.9=?o t ℃，53.447.914=-=?l t ℃，)/(56532K m W h l ?=，W l 2573=Φ。
52.1=μ，W l 2553=Φ*，2/20325m W q o =，)/(21092
K m W h o ?=，
64.9=?n t ℃，36.464.914=-=?l t ℃，)/(57132K m W h l ?=，W l 2503=Φ。
51.1=μ，W l 2536=Φ*，2/20192m W q o =，)/(21142
K m W h o ?=，
55.9=?o t ℃，45.455.914=-=?l t ℃，)/(56832K m W h l ?=，W l 2540=Φ。
l l
Φ=Φ*，所以51.1=μ，热阻之比：15.245.455
.9=，R152a 为水的2.15倍。
7-41—根外径为25mm 、外壁平均壁温为14℃的水平管道，穿过室温为30℃、相对湿度为80％的房间。在管壁外表面上水蒸气作膜状凝结，试估算管子每米长度上水蒸气的凝结量，并分析：与实际情况相比，这一估算值是偏高还是偏低？
解：相对湿度为80％，因而从凝结观点有20％的不凝结气体即空气。先按纯净蒸气凝结来计算。
30℃的饱和水蒸气压力：
Pa p s 5
1004245.0?= 此时水蒸气分压力
Pa p p s 5
1003396.08.0?== 其对应饱和温度为26.3℃ 液膜平均温度
()()15.20143.262121
=+?=+=
w s m t t t ℃
凝液物性参数 ()k m W l ./599.0=λ，s Pa l .1010046-?=η，3
/2.998m kg l =ρ
汽化潜热kg kJ r /3.2453=
表面传热系数
=
()4
16
3
23143.26025.010*******.02.998103.24538.9729.0??????-???????- =()K m W ?2
/03.7826
故每米长管道上的换热量()m W t dh l /03.7826143.263.8105025.0=-???=?=Φππ 相应凝结量：
h kg s kg r q l m /5.11/1019.3103.245303.78263
3=?=?=Φ=
-
由于不凝气体的存在，实际凝液量低于此值
7-42、在一个氟里昂134a 的大容器沸腾试验台中，以直径为12mm 、机械抛光的不 锈钢管作为加热表面，其内为水蒸气凝结放热。在一次试验中，氟里昂134a 的沸腾温 度为30℃，加热表面温度为35℃。试确定此时氟里昂134a 的沸腾换热状态及沸腾换
()4
1
3
2729.0?
?
?
???-=w s l l l t t d gr h ηλρ
热表面传热系数。若换热段长15cm ，水蒸气压力为0.07375x105P a ，问所需的水蒸气
量力多少？3
/76.37m kg v =ρ。
解：设处于核态沸腾状态，利用Rohsenow 公式， 物性参数为：
)/(1447K kg J C p ?=，kg J r /1029.1733?=，3/2.1187m kg =ρ，
3/76.37m kg v =ρ，m N /1057.73-?=γ，648.3Pr =，s m /101691.026-?=ν， 33
.03
3
7
.13)8.372.1187(8.910
57.71029.1732.11871691.0013.0648.31029.137)
3035(1447??
?
????
?-?????=??-?--q
()
6943.010809.233
.05=?-，2/1.11915m W q =，)/(23835/119152K m W h ?==。
验算：
[
]
2
4
13
2
1
3
/423423418)
76.372.1187(10
57.78.976.371029.17324
m kW q cr ≈=-???????=
-π
cr q q <。
W 83.711191500603.01191515.0012.014.3=?=???=Φ，水蒸气kg kJ r /2407=
s
g s kg m /0298.0/0000298.024*******.71===。
7-43、在一台氟里昂152a 的蒸发器中．氟里昂152a 在水平管束外沸腾，饱和温度
为-30℃。为使蒸发器能安全有效地工作，规定其最大热流密度不得超过临界热流密
度的一半，试确定此时单位管长上的最大制冷量。蒸发管外径为22mm 。3
/617.2m kg v =ρ。
解：R152a - 30℃时物性为：3
/3.1023m kg l =ρ，)/(10617.13K kg J c p
??=， 3/617.2m kg =νρ，kg J r /1001.3353?=，m N /106.173?=γ，
[
]
2
4
13
2
1
3
/2586.258307)
617.23.1023(10
6.178.931
7.2100.33524
m kW q cr ≈=-???????=
-π2/1291545.0m W q q cr ==，m W l /8922022.0114.3129154/=???=Φ。
7-44、—种冷却计算机芯片的方式如附图所示：芯片置于一热虹吸管的底部，通过制冷剂的沸腾吸收其散出的热量，在热虹吸管的上部通过凝结换热而把热量传递给冷却水。已知工质为R134a ，芯片处于稳态运行，其发热率设计为工质临界热流密度为90％，芯片尺寸为20mmx 20mm ，直径d=30mm ，冷凝段壁温为t w ＝30℃。试计算芯片的表面温度及冷凝段长度l 。沸腾温度为50℃，其时ρv ＝66.57kg ／m 3，γ＝5.26×10-3N ／m 。
解：kg J r /1004.1523
?=，
3/57.66m kg =νρ，
m N /1026.53?=γ，
[
]
2
4
13
2
13
/5.438691)
57.661102(10
26.58.957.661004.15224
m W q cr =-???????=
-π22/8.394/4.3948225.4386919.09.0m kW m W q q cr ==?==。采用式（6-19）计算，
102=r M ，μ4.0=P R ，Pa p c 3
104067?=，50℃时，MPa Ps 3177.1=，
0.324104067103177.1Pr 36
=??=∴，55
.05.067.0)324.0lg (324.090---??=m Mr q h ，
1995.04.0lg 2.012.0=-=m ，
)/(5920498.592034895.0324.010*******
90255.01995.05.067
.0K m W h ?==????=-,
67.6=?t ℃，7.56=w t ℃。
按40℃计算凝结换热：kg J r /1004.1533
?=，3/2.1146m kg t =ρ，
)/(10522.13K kg J c p ??=，)/(075.0k m W ?=λ，s m /101554.026-?=υ，
t q
t h ?=
??
?
???????????=-4
16
3
3
3.0105.282075.0100
4.1532.11468.913.1，
W 93.15702.002.0394822=??=Φ，
L q 03.014.393
.157?=
，
4
34
163
3
20101554.0075.01004.1538.92.114613.12003.014.393
.157L
?????????????=??∴-，
1067
.002.69513.183
.834
3=?=
L ，cm cm m L 1.506.50506.01067
.03
4
≈===。
7-45、一种同时冷却多个芯片模块的方法如附图所示。已知冷凝管内径d ＝10mm ，外径d 0=11mm ，水平放置，进水温度为15℃,出水温度为45℃，芯片所产生的热量均通过尺寸为100mmX100mm 的沸腾换热表面〔抛光的铜表面)散失掉，其散热率为105w ／m 2。冷却剂温度t s ＝57℃，
l λ＝0.0535 W ／(m 2·K)，pl c ＝1100J ／(kg ·K)，r=84400J ／kg ，3/1619m kg l =ρ，v ρ=13.5kg ／m 3，γ＝8.2×10-3N ／m ，610440-?=l ηkg/(m ·s),
wl C ＝0.013。s ＝1．7，9Pr =l 。管内冷却水的流动与换热已进入充分
发展阶段。试确定：(1)所需的冷却水量；(2)平均的冷凝管壁面温度；(3)平均的沸腾表面温度；(4)所需冷却水管的长度。冷凝管壁很薄．导热热阻可以不计。
解：（1）根据式（6-17）：33
.03
6
57.1)5.131619(8.9102.8104408440010013.09844001100????????-???=??--t ，
3410572.710111.3--?=??t ，3.24=?t ℃，3.813.2457=+=w t ℃。
（2）W qA 351025.215.015.010?=??==Φ，水的定性温度：4024535=+=m
t ℃。
)/4174K kg J c p ?=，h
kg s kg tc q p m /08.194/10391.54174101025.233
=?=??=?Φ=-。 （3）冷凝壁面温度，利用水管公式，
43
32)(725.0??????-=?w s l l
l t t d gr t q ηλρ，L d q 0πΦ=， )(f w l l t t Lh d -=Φπ，??????--?
???=?4535ln 10
01.014.31025.23w w l t t h L ，
传热学第八章答案
第八章 1．什么叫黑体？在热辐射理论中为什么要引入这一概念？ 2．温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射？ 3．试说明，为什么在定义物体的辐射力时要加上＂半球空间＂及＂全部波长＂的说明？ 4．黑体的辐射能按波长是怎样分布的？光谱吸收力λb E 的单位中分母的＂3 m ＂代表什么意义？ 5．黑体的辐射按空间方向是怎样分布的？定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的？ 6．什么叫光谱吸收比？在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释？ 7．对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下才成立？ 8，说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义． 9．黑体的辐射具有漫射特性．如何理解从黑体模型（温度均匀的空腔器壁上的小孔）发出的辐射能也具有漫射特性呢？ 黑体辐射基本定律 8-1、一电炉的电功率为1KW ，炉丝温度为847℃，直径为1mm 。电炉的效率为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。 解：5.67×34 10 96.010*******?=??? ??+dL π 得L=3.61m 8-2、直径为1m 的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K ，试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投入辐射。内表面发射率的大小对这一数值有否影响？ 解：由 4 0100? ?? ??=T C E b ＝35438 W/2m 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0.38～0.76m μ 4 0100? ?? ??=T C E b ＝64200 W/2m 可见光所占份额 ()()()%87.44001212=---=-λλλλb b b F F F 8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K ，炉墙上有一着火孔。试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。该辐射能中波长为2m μ的光谱辐射力是多少？哪种波长下的能量最多？ 解： 4 0100? ?? ??=T C E b ＝287W/2m ()3 10/5 1/1074.912m W e c E T c b ?=-=-λλλ T ＝1500K 时，m m 12 1093.1-?=λ 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/2 m 。该表面的光谱发射率为：m μλ20≤≤时();5.0=λε m μλ2>时()2.0=λε。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0～2m μ之内。
《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)）
传热学第四版课后题答案第七章.
第七章 思考题 1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结?膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？ 答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结，膜状凝结的主要热阻在液膜层，凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结。 2．在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8条假定中，最主要的简化假定是哪两条? 答：第3条，忽略液膜惯性力，使动量方程得以简化；第5条，膜内温度是线性的，即 膜内只有导热而无对流，简化了能量方程。 3．有人说，在其他条件相同的情况下．水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法一定成立？ 答；这一说法不一定成立，要看管的长径比。 4．为什么水平管外凝结换热只介绍层流的准则式？常压下的水蒸气在10=-=?w s t t t ℃的水平管外凝结，如果要使液膜中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直径要多大? 答：因为换热管径通常较小，水平管外凝结换热一般在层流范围。 对于水平横圆管： () r t t dh R w s e ηπ-= 4 ()4 1 3 2 729.0? ??? ??-=w s t t d gr h ηλρ 临界雷诺数 () () 1600 161.9Re 4 3 45 4 1 3 2 4 3 4 3 =-= r g t t d w s c ηλρ 由100=s t ℃,查表：kg kJ r /2257= 由 95 =p t ℃，查表：3 /85.961m kg =ρ ()K m W ?=/6815.0λ ()s m kg ??=-/107.2986 η ()() m g t t r d w s 07.23 .9763 1 3 2 35 =-=λρη 即水平管管径达到2.07m 时，流动状态才过渡到湍流。 5．试说明大容器沸腾的t q ?~曲线中各部分的换热机理。 6．对于热流密度可控及壁面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。 答：对于热流密度可控的设备，如电加热器，控制热流密度小于临界热流密度，是为了防止设备被烧毁，对于壁温可控的设备，如冷凝蒸发器，控制温差小于临界温差，是为了防止设备换热量下降。 7．试对比水平管外膜状凝结及水平管外膜态沸腾换热过程的异同。 答：稳定膜态沸腾与膜状凝结在物理上同属相变换热，前者热量必须穿过热阻较大的汽 膜，后者热量必须穿过热阻较大的液膜，前者热量由里向外，后者热量由外向里。 8．从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是什么?强化沸腾换热的基本思想是什么？ 答：从换热表面的结构而言，强化凝结换热的基本思想是尽量减薄粘滞在换热表面上液膜的厚度，强化沸腾换热的基本思想是尽量增加换热表面的汽化核心数。 9．在你学习过的对流换热中．表面传热系数计算式中显含换热温差的有哪几种换热方式？其他换热方式中不显含温差是否意味着与温差没有任何关系?
传热学第四版课后题答案第五章
第五章 复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别 答：（5—4）（2—11） 式（5—4）中的h是未知量，而式（2—17）中的h是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件（2）边界条件（速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度的如下变化关系式： 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为： 根据数量级的关系，主流方的数量级为1，y方线的数量级为 则有 从上式可以看出等式左侧的数量级为1级，那么，等式右侧也是数量级为1级，为使等式是数量级为1，则必须是量级。
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传热学习题集第一章 思考题 1．试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2．以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的 传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳 兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3．导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程 有关？ 答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4．当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可 以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5．用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干 后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6．用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地 感到热。试分析其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7．什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪 些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？
传热学第五版课后习题答案(1)汇编
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： 2 w2w121t 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/m 2.k)，热流密度q=5110w/ m 2, 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);
传热学-第一章习题答案
传热学习题答案 第一章 蓝色字体为注释部分 1-4、对于附图中所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间的热量交换方式有什么不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪种布置？ 答：图（a）的热量交换方式为导热（热传导），图（b）的热量交换方式为 导热（热传导）及自然对流。应采用图(a)的方式来测定流体的导热系数。 解释：因为图(a)热面在上，由于密度不同，热流体朝上，冷流体朝下，冷 热流体通过直接接触来交换热量，即导热；而图（b）热面在下，热流体密度小，朝上运动，与冷流体进行自然对流，当然也有导热。 因为图（a）中只有导热，测定的传热系数即为导热系数；而图（b）有导热和自然对流方式，测定的传热系数为复合传热系数。 1-6、一宇宙飞船的外形如附图所示，其中外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响飞船的光学遥感器。船体表面各部 分的表面温度与遮光罩的表面温度不同。试分析：飞船在太空中飞行时与外遮光 罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 答：可能与外遮光罩表面发生热交换的对象有两个：一个是外遮光罩表面与 外太空进行辐射换热，另一个是外遮光罩表面与船体表面进行辐射换热。 解释：在太空中，只有可能发生热辐射，只要温度大于0K，两个物体就会发生辐射换热。 1-9、一砖墙的表面积为12m2,厚260mm，平均导热系数为1.5W/(m.K)，设面向室内的表面温度为25℃，外表面温度为-5℃，试确定此砖墙向外界散失的热
= 8.5 =0.7?5.67?10-8?(2504-0) 量。 Φ=A λ(t-t)δw1w2 解：=12?1.5 ? (25-(-5)) 0.26 =2076.92W 此砖墙向外界散失的热量为2076.92W。 1-12、在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w=69℃，空气温度t f=20℃，管子外径d=14mm，加热段长80mm，输入加热段的功率为8.5W。如果全部热量通过对流传热传给空气，试问此时的对流传热表面传热系数多大？ 解：此题为对流传热问题，换热面积为圆管外侧表面积，公式为： Φ=hA(t-t)=h?πdl?(t-t) w f w f h=Φ πdl?(t-t) w f ∴ 3.14?0.014?0.08?(69-20) =49.3325W (m2?K) 此时的对流传热表面传热系数49.3325W/(m2.K) 1-18、宇宙空间可近似地看成为0K的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：此题为辐射换热问题，公式为： q=εσ(T4-T4) 12 =155.04W m2 航天器单位表面上的换热量为155.04W/m2。
传热学第五章答案
复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此 薄层之外，流体的温度梯度几乎为零， 固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为 温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么? 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率 适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（ 2 —17）有什么区另 一个包括h 的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把 牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流 体的流动起什么作用? 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关, 流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法 求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义? 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件 包括，（1）初始条件 （2 ）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述 目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量, 能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1、对于流体外标平板的流动， 试用数量级分析的方法， 从动量方程引出边界层厚度 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为: 第五章 2 / 2 A / X ，因此仅 h 答： (5— 4) (丄)h(t w t f ) h (2—11) 式（5—4）中的 h 是未知量，而式（2 —17）中的h 是作为已知的边界条件给出, 此外（2 —17）中的 为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（ 5— 4）将用来导出 的如下变化关系式: x
传热学答案+第五版+章熙民(完整版)
绪论 1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ——与地面的导热量 f Q——与空 气的对流换热热量 注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的 总失热量减少。（T T? 外内 ） 冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分 热量，最终的总失热量增加。（T T? 外内 ）。挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。 7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。以热传导和热对流的方式。 9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数 降低，故能较长时间地保持热水的温度。 当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性
能变得很差。 10．t R R A λλ = ? 1t R R A λ λ = = 221 8.331012 m --=? 11．q t λσ =? const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ） 时→曲线 12. i R α 1 R λ 3 R λ 0 R α 1 f t ??→ q 首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a α的大小。） 13．已知：360mm σ=、0.61()W m K λ=? 1 18f t =℃ 2187() W h m K =? 2 10f t =-℃ 22124() W h m K =? 墙高2.8m ，宽3m 求：q 、1 w t 、2 w t 、φ 解：12 11t q h h σλ?= ++＝ 18(10) 45.9210.361 870.61124 --=++2W m
传热学第5.7章答案
第七章 凝结与沸腾换热 1．凝液量：m=(kg/s) 2.水平放置时，凝水量m=(kg/s) 3.壁温t w =1000 , h=12029 w/(m 2·k) 4. 5.此时管下端液膜内已出现紊流。 H=6730 w/(m 2·k) 6.竖壁高 h= mm 7.单管与管束平均表面传热系数之比：管束 单h h = 8．凝结水量 m=? (kg/s) 9.考虑过冷度时，m=?(kg/s) 相差： %39.0%10014 .512 .514.5=?- 10．管长 m L 1= ,管长减少量31 5 .115.1= - 11．凝结表面传热系数 h= w/(m 2·k) 凝液量：m=?(kg/s) 12. 管长能缩短 13．用于水时， h= w/(m 2·k)
与11题相比换热系数倍率 63.72 .7001 .5341= 15．氟利昂 12： φ=42143（W ） 氟利昂 22： φ=50810（W ） 差异：% 16．用电加热时，加热方式是控制表面的热流密度。而采用蒸汽加热则是壁面温度可控的情形。由大容器饱和沸腾曲线可知，当加热功率q 稍超过max q 值时，工况将沿max q 虚线跳至稳定膜态沸腾线，使壁面温度飞升，导致设备烧坏。总之，电加热等依靠控制热流来改变工况的设备，一旦热流密度超过峰值，工况超过热流密度峰值后，沸腾温差将剧烈上升到1000℃左右，壁温也急剧升高，发生器壁烧毁现象。 采用蒸气加热时，工况点沿沸腾曲线依次变化。不会发生壁面温度急剧上升情况。 18．由式（7）t T R s ?= υγρσ2min ,在一定的s T t ,,,,υργσ?五个量中，只有υ ρ随压强变化最大，P 增加时，υρ的增加值将超过T s 的增值和γ的减少，最终使R min 随P 的增加而减小。 19．h=? w/(m 2·k) 20. h=67140 w/(m 2·k) 21.温度降为183℃ h=1585 w/(m 2·k) 与自然对流相比较， 485.01585 769 == 沸腾 自然对然h h 22．Q= w/(m 2·k) ,t w =℃
传热学思考题参考答案
传热学思考题参考答案 第一章： 1、用铝制水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后水壶很快就被烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 2、什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各 串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传 热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 第二章： 1、扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么?有人认为,只要扩展表面细长,就可按一维问题处理,你同意这种观点吗? 答：条件：（1）材料的导热系数，表面传热系数以及沿肋高方向的横截面积均各自为常数（2）肋片温度在垂直纸面方向（即长度方向）不发生变化，因此可取一个截面（即单位长度）来分析（3）表面上的换热热阻远远大于肋片中的导热热阻，因而在任一截面上肋片温度可认为是均匀的（4）肋片顶端可视为绝热。并不是扩展表面细长就可以按一维问题处理，必须满足上述四个假设才可视为一维问题。 2、肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降及散热表面积增加。因而有人认为随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热流量会下降，试分析该观点的正确性。 答：的确肋片高度增加会导致肋效率下降及散热表面积增加，但是总的导热量是增加的，只是增加的部分的效率有所减低，所以我们要选择经济的肋片高度。 第三章： 1、由导热微分方程可知，非稳态导热只与热扩散率有关,而与导热系数无关。你认为对吗？答：错，方程的边界条件有可能与λ有关，只有当方程为拉普拉斯方程和边界条件为第一边界条件时才与λ无关。 2、对二维非稳态导热问题，能否将表面的对流换热量转换成控制方程中的内热源产生的热量？ 答：不能，二维问题存在边界微元和内边界微元，内边界微元不一定与边界换热，所以不存在源项。 第四章： 1、在第一类边界条件下，稳态无内热源导热物体的温度分布与物体的导热系数是否有关？为什么？ 答：无关，因为方程为拉普拉斯方程，边界为第一边界条件均与λ无关。 2、非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？ 答：物理意义：显示格式计算温度时对时间步长和空间步长有一定的限制，否则会出现不合
传热学7第七章
第七章 凝结与沸腾传热 气态工质在饱和温度下，由气态转变为液态的过程称为凝结或冷凝；而液态工质在饱和温度下以产生气泡的形式转变为气态的过程称为沸腾。 第一节 凝结传热 二、膜状凝结传热 1.层流膜状凝结理论解 图7-1 膜状凝结传热膜内温度及速度场 在建立并求解液膜运动微分方程及能量微分方程中，努氏对液膜的速度场和温度场，如图7-1（a ）所示，作了若干合理的设定，把它简化为图7-1（b ）的情况，这些设定是： (1) 纯蒸气在壁上凝结成层流液膜，且物性为常量； (2) 液膜表面温度t δ = t s （饱和温度），即蒸气—液膜交界面无温度梯度，这样，在交界面上仅发生凝结传热而无对流传热与辐射传热； (3) 蒸气是静止的，且认为蒸气对液膜表面无黏滞应力作用，故液膜表面 0y u y δ =?? ?= ????； (4) 液膜很薄且流动速度缓慢，可忽略液膜的惯性力和对流作用； (5) 凝结热以导热方式通过液膜，因为液膜薄，膜内温度视为线性分布； (6) 忽略液膜的过冷度，即凝结液的焓为饱和液体的焓H'，（实际凝结液的温度将低于饱和温度t s ，故蒸气不但释放出潜热，还有显热，但两者中潜热远大于显热，以致可以忽略显热）。
在建立并求解液膜运动微分方程及能量微分方程中，努氏对液膜的速度场和温度场，如图7-1（a ）所示，作了若干合理的设定，把它简化为图7-1（b ）的情况，这些设定是： （1）纯蒸气在壁上凝结成层流液膜，且物性为常量； （2）液膜表面温度t δ = t s （饱和温度），即蒸气—液膜交界面无温度梯度，这样，在交界面上仅发生凝结传热而无对流传热与辐射传热； （3）蒸气是静止的，且认为蒸气对液膜表面无黏滞应力作用，故液膜表面 0y u y δ =?? ?= ????； （4）液膜很薄且流动速度缓慢，可忽略液膜的惯性力和对流作用； （5）凝结热以导热方式通过液膜，因为液膜薄，膜内温度视为线性分布； （6）忽略液膜的过冷度，即凝结液的焓为饱和液体的焓H'，（实际凝结液的温度将低于饱和温度t s ，故蒸气不但释放出潜热，还有显热，但两者中潜热远大于显热，以致可以忽略显热）。 22d d u u p u u v g x y x y ρρμ???????+=-+ ? ???????? （1） d d p x = ρv g ()2v 2d 0d u g y μρρ+-= 因为在一般压力条件下，ρ?ρv ，上式变为 22d 0d u g y μρ+= （2） y = 0， u =0 y = δ， d 0d u y = 212g u y y ρδμ?? = - ??? （3） y = 0， u =0 y = δ， d 0d u y =
传热学第1章答案
传热学习题集 第一章 思考题 1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传 热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： dx dt q λ -=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式：) (f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度； f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4 T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳 兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有 关？ 答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以 通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。 答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后， 水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感 到热。试分析其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些 情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？
传热学思考题及答案-2019年文档(可编辑修改word版)
t 第二章 思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。 答：傅立叶定律的一般形式为： n q ＝－gradt ? = - n ?x ，其中： gradt 为空间某点 q 的温度梯度； 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向； 为该处的 热流密度矢量。 2 已知导热物体中某点在 x,y,z 三个方向上的热流密度分别为 q x , q y 及 q z ，如何获得该 点的 热密度矢量？q = q ? i + q ? j + q ? 答： x y z k ，其中i , j , k 分别为三个方向的单位矢量量。 3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。 答：导热微分方程式所依据的基本定律有：傅立叶定律和能量守恒定律。 4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。 答：① 第一类边界条件：> 0 时， t w = f 1 () > 0 时 ② 第二类边界条件： - ( ?t ) = ?x w f 2 () ③ 第三类边界条件： - ( ?t ) ?x w = h (t w - t f ) 5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环 节的总热阻等于各串联环节热阻的和。使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。 7. 通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关，怎样理解？ 答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。 6 发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以按一维问题来处理？ 答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。 8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处理，你同意这种观点吗？ 答：只要满足等截面的直肋，就可按一维问题来处理。不同意，因为当扩展表面的截面不均时，不同截面上的热流密度不均匀，不可看作一维问题。 9 肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。因而有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热数流量反而会下降。试分析这一观点的正确性。 答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流密度为零。通过肋片的热流已达到最大值，不会因为高度的增加而发生变化。 10 在式（2-57）所给出的分析解中，不出现导热物体的导热系数，请你提供理论依据。答：由于式（2-57）所描述的问题为稳态导热，且物体的导热系数沿 x 方向和 y 方向的 数值相等并为常数。 11 有人对二维矩形物体中的稳态无内热源常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的 一个边绝热，其余三个边均与温度为t f 的流体发生对流换热。你能预测他所得的温度场的解吗？ 答：能，因为在一边绝热其余三边为相同边界条件时，矩形物体内部的温度分布应为关于绝热边的中心线对称分布。 第三章思考题
传热学3-7章问答题及答案
第三章 非稳态热传导 一、名词解释 非稳态导热：物体的温度随时间而变化的导热过程称为非稳态导热。 数Bi ：Bi 数是物体内部导热热阻λδ与表面上换热热阻h 1之比的相对值，即：λδh Bi = o F 数：傅里叶准则数 2τ l a Fo =，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。 二、解答题和分析题 1、数Bi 、o F 数、时间常数 c τ的公式及物理意义。 答：数Bi ： λδh Bi =，表示固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比。 2τl a Fo =，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。 hA cV c ρτ=， c τ数值上等于过余温度为初始过余温度的36.8%时所经历的时间。 2、0→Bi 和∞→Bi 各代表什么样的换热条件？有人认为0→Bi 代表了绝热工况，是否正确，为什么？ 答：1）0→Bi 时，物体表面的换热热阻远大于物体内部导热热阻。说明换热热阻主要在边界，物 体内部导热热阻几乎可以忽略，因而任一时刻物体内部的温度分布趋于均匀，并随时间的推移整体地下降。可以用集总参数法进行分析求解。 2）∞→Bi 时，物体表面的换热热阻远小于物体内部导热热阻。在这种情况下，非稳态导热过程刚开始进行的一瞬间，物体的表面温度就等于周围介质的温度。但是，因为物体内部导热热阻较大，所以物体内部各处的温度相差较大，随着时间的推移，物体内部各点的温度逐渐下降。在这种情况下，物体的冷却或加热过程的强度只决定于物体的性质和几何尺寸。 3）认为0→Bi 代表绝热工况是不正确的，0→Bi 的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大。 3、厚度为δ2，导热系数为λ，初始温度均匀并为0t 的无限大平板，两侧突然暴露在温度为∞t ，表 面换热系数为h 的流体中。试从热阻的角度分析0→Bi 、∞→Bi 平板内部温度如何变化，并定性画出此时平板内部的温度随时间的变化示意曲线。 答：1）0→Bi 时，平板表面的换热热阻远大于其内部导热热阻。说明换热热阻主要在边界，平板
最新传热学及答案
、某房间墙壁（从外到内）由一层厚度为的砖和一层厚度为的灰泥构成。冬季外壁面温度为℃，内壁面温度为℃时。求①通过该墙体的热流密度是多少？②两层材料接触面的温度是多少？已知砖的导热系数，灰泥的导热系数。 0.5 的球形，热电偶料的， ，。热电偶初始温度为 热电偶表面与气流间对流换热的表面传热系数，试求①热电偶的过余温度达到
参考答案 一、名词解释（共10分，每小题2分） 1、，式中式物体的导热系数，和分别为物体的密度和定压比热容。是材料传播温度变化能力大小的指标。（2分） 2、对流指由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。（2分） 3、实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值称为实际物体的发射率。（2分） 4、表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数。（2分） 5、肋效率=（2分） 6、单位时间、单位可见辐射面积、单位立体角内的辐射能量称为定向辐射强度。（2分） 二、简答题（共18分，每小题3分） 1、导热问题常见的三类边界条件(文字叙述或用数学式表达)。 答：第一类边界条件,已知任何时刻物体边界面的温度值； 稳态，常量；非稳态，（1分） 第二类边界条件，规定了边界上的热流密度值； 稳态，常量；非稳态，（1分） 第三类边界条件，规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数及周围流体温度。 稳态，和为常数；非稳态，和可为时间的函数。（1分） 2、用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。 答：通过肋壁计算式可知减小测试误差即减小肋顶端过余温度，，由此可采取以下措施减小测试误差。
传热学第四版课后题答案第五章.
?h （2—11） 第五章 复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此 薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为 温度边界层或热边界层。 2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？ 答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率α 2 A 适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？ x 2σ ，因此仅 答： h =- λ ?t ?t ?y y = 0 （5—4） - λ ( ?t ) = h (t - t ) w f 式（5—4）中的 h 是未知量，而式（2—17）中的 h 是作为已知的边界条件给出， 此外（2—17）中的 λ 为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出 一个包括 h 的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把 牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流 体的流动起什么作用？ 答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关， 流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法 求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？ 答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件 包括，（1）初始条件 （2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述 目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量， 能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。 基本概念与定性分析 5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度 的如下变化关系式： δ x ~ 1 Re x 解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为：
传热学第八章答案
第八章 1．什么叫黑体在热辐射理论中为什么要引入这一概念 2．温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射 3．试说明，为什么在定义物体的辐射力时要加上＂半球空间＂及＂全部波长＂的说明 4．黑体的辐射能按波长是怎样分布的光谱吸收力λb E 的单位中分母的＂3 m ＂代表什么意义 5．黑体的辐射按空间方向是怎样分布的定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的 6．什么叫光谱吸收比在不同光源的照耀下，物体常呈现不同的颜色，如何解释 7．对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下才成立 8，说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义． 9．黑体的辐射具有漫射特性．如何理解从黑体模型（温度均匀的空腔器壁上的小孔）发出的辐射能也具有漫射特性呢 黑体辐射基本定律 8-1、一电炉的电功率为1KW ，炉丝温度为847℃，直径为1mm 。电炉的效率为。试确定所需炉丝的最短长度。 解：×34 10 96.010*******?=??? ??+dL π 得L= 8-2、直径为1m 的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K ，试计算置于该球壳内的一个实验表面所得到的投入辐射。内表面发射率的大小对这一数值有否影响 解：由 4 0100? ?? ??=T C E b ＝35438 W/2m 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～m μ 4 0100? ?? ??=T C E b ＝64200 W/2m 可见光所占份额 ()()()%87.44001212=---=-λλλλb b b F F F 8-4、一炉膛内火焰的平均温度为1500K ，炉墙上有一着火孔。试计算当着火孔打开时从孔向外辐射的功率。该辐射能中波长为2m μ的光谱辐射力是多少哪种波长下的能量最多 解： 4 0100? ?? ??=T C E b ＝287W/2m ()3 10/5 1/1074.912m W e c E T c b ?=-=-λλλ T ＝1500K 时，m m 12 1093.1-?=λ 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/2 m 。该表面的光谱发射率为：m μλ20≤≤时();5.0=λε m μλ2>时()2.0=λε。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0～2m μ之内。