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 0R 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

111()f w q h t t =-? 11137.541817.5787

w f q t t h =-

=-=℃ 22

2

()w f q h t

t =-? 22237.54

109.7124

w f q t t h =+

=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=?=??=

14.已知：3H m =、0.2m σ=、2L m =、45λ=()W m K ? 1

150w t =℃、2285w t =℃

求：t

R λ、R λ

、q 、φ

解：40.2

7.407104532t K R W A HL λ

σσλλ-=

===??? 30.2 4.4441045

t R λσλ-===?2m K W ? 323

285150

1030.44.44410

t KW q m R λ

--?-==

?=? 3

428515010182.37.40710

t t KW R λφ--?-=

=?=? 15．已知：50i

d

mm =、 2.5l m =、85f t =℃、2

73()

W

h m

K =?、2

5110W q m = 求：i

w t 、φ

()i w f q h t h t t =?=-

?i w f q

t t h

=+

51108515573

=+=℃

0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===??=16.已知:1

50w t =℃、2

20w t =℃、

24

1.2 3.96()

W

c m K

=?、1

'200w t =℃ 求： 1.2q 、'1.2q 、 1.2q ?

解：12441.2

1.2()()100

100w w t t q

c ??=-????44227350273203.96(

)()139.2100100W m ++??

=?-=???? 12''441.2

1.2()()100100w w t t q c ??=-??????

442273200273203.96(

)()1690.3100100W m ++??

=?-=????

'2

1.2 1.2 1.21690.3139.21551.1W

q q q m ?=-=-=

17．已知：2

24A m =、2

15000()

W h m

K =?、22

85()

W

h m K =?、1

45t

=℃

2

500t

=℃、'2

285()

W

k h m

K ==?、1mm σ=、398λ=()W m K ? 求：k 、φ、?解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：12

111

k h h σλ=

++＝

3

1

83.5611101

500039085

-=?++2()W m k ? 383.5624(50045)10912.5kA t KW

φ-=?=??-?=

若k ≈2h '100k k k -?=?％8583.56 1.7283.56

-==％ 因为：1

2

1

1h h ，2

1h σ

λ

即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热

阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。

第一章导热理论基础

思考题与习题（24

P ）答案：

2已知：1

0.62()

W

m K λ

=?、2

0.65()

W

m K λ=?、3

0.024()

W

m K λ=?、4

0.016()

W

m K λ=?

求：'

R λ

、''

R λ

解：2'

312

41

2

4224259210 1.1460.620.650.016m K R W λσσ

σλλ

λ-???????=++

=++?= ???

'"

2

32232560.265/0.650.024R m k W

λσσλλ???=+=+=? ???

由计算可知，双Low-e 膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双Low-e 膜双真空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。

5．

6．已知：50mm σ=、2

t a bx =+、200a =℃、2000b =-℃/m 2、45()W m K λ=?

求：（1）0

x q =、6

x q = （2）v

q

解：（1）0

00

20x x x dt

q bx dx

λ

λ====-=-=

332

2452(2000)5010910x x x dt W

q

bx m dx

σ

σσ

λ

λ-====-=-=-??-??=?

（2）由220v

q d t dx λ

+= 2332245(2000)218010v d t W q b m dx λλ=-=-=-?-?=?

9．取如图所示球坐标，其为无内热源一维非稳态导热 故有： 22t

a t r r r r τ?????

=

??????

0,t t τ== 0,0t r r

?==?

,()f

t r R h t t r

λ?=-=-?

10．解：建立如图坐标，在x=x 位置取dx 长度

微元体，根据能量守恒有：

x dx x Q Q Q ε++= （1）

x dt

Q dx λ=-+

()x dx d dt Q t dx dx dx

λ+=-++? 4()b b Q EA E A T Udx εεεσ===

代入式（1），合并整理得：

24

20b f

U d t T dx εσλ-= 该问题数学描写为：

24

20b f

U d t T dx εσλ-= 00,x t T ==

,

0()x l

dt

x l dx

===假设的

4()b e x l

dt f

T f dx

λεσ=-=真实的

第二章稳态导热

思考题与习题（P 51-53）答案 3.解：（1）温度分布为 12

1w w w t t t t

x δ

-=-

(设12w w t t >)

其与平壁的材料无关的根本原因在 coust λ=（即常物性假

设），否则t 与平壁的材料有关

（2）由 dt q dx

λ=- 知，q 与平壁的材料即物性有关

5.解： 2111222

()0

,(),w w w w d dt r dr dr r r t t t t r r t t ===>==设

有： 1

212

4()11w w Q t

t r r πλ=--

2121

4F

r r R r r λ

πλ-= 7.已知：4,3,0.25l m h m δ===

r

1

r

2

r

tw

1

tw 2

Q

tw

1

tw

2

1

15w t =℃, 25w t =-℃, 0.7/()W m k λ=?

求：Q 解：

,l h

δ，可认为该墙为无限大平壁

15(5)0.7(43)6720.25

t Q F W λδ

?--∴==???=

8.已知：2

2

20,0.14,15w F m m t

δ===-℃，31.28/(), 5.510W m k Q W

λ=?=? 求：1

w t

态导热

解： 由 t Q F λδ

?= 得一无限平壁的稳

3

12 5.510150.141520 1.28

w w Q t t F δλ?=+=-+

?=?℃ 9.已知：1

2240,20mm mm δ

δ==，

120.7/(),0.58/()W m k W m k λλ=?=?

3

210.06/(),0.2W m k q q λ

=?=

求：3

δ

解： 设两种情况下的内外面墙壁温度1

2w w t

t 和保持不变，

且1

2w w t

t >

12

112

12

w w t t q δδλλ-=

+

由题意知：

12

23

12123

w w t t q δδδλλλ-=

++

再由： 2

10.2q

q =，有

1

2

12

312

1

212

123

0.2

w w w w t

t t t δδδδδλλλλλ--=+++

22

131

3

1

2

tw 1

q tw 2

1

1

λ1

2

λ2

tw 1

tw 2

q 1

1λ1

2

λ

2

3λ

3

得： 123

312240204(

)40.06()90.60.70.58

mm δδδλλλ=+=??+= 10.已知：1

450w t =℃，20.0940.000125,50w t t λ=+=℃，2340/q W m ≤

求：δ

解： 4

12

,0.094 1.2510

2

w w t t t q m m λλδ

+?==+??

4

1212

[0.094 1.2510

]2w w w w t t t t t m q

q

δλ+-?==+??

4

4505045050[0.094 1.2510

]0.14742340

m +-=+??

?= 即有 2

340/147.4q W m mm δ≤≥时有 11.已知：1

1120,0.8/()mm W m k δλ==?，2250,0.12/()mm W m k δλ==?

33250,0.6/()mm W m k δλ==?

求：'

3

?δ

=

解：

'21

21

'3

123

1123

13

,w w w w t t t t q q δδδδδλλλλλ--=

=

+++

由题意知：'

q q = 即有：

21

21

'3

123

1123

13

w w w w t t t t δδδδδλλλλλ--=+++

'3332

2

λδ

δδλ=+

0.6250505000.12

mm =+?=

12.已知：1

600w t

=℃，2480w t =℃，3200w t =℃，460w t =℃

2213

1

3tw 1

tw 2

33

1

1

tw 1

tw 2

′

′

求：1

23

,

,R R R R R R λ

λλλ

λλ

解：由题意知其为多层平壁的稳态导热

故有：

14122334

123

w w w w w w w w t t t t t t t t q R R R R λλλλ----=

===

∴

112146004800.2260060

w w w w R t t R t t λλ--===-- 2

2314480200

0.5260060w w w w R t t R t t λλ

--=

==-- 3

341420060

0.2660060

w w w w R t t R t t λλ

--=

==-- 14.已知：1）1

1012,40/(),3,250f mm W m k mm t δλδ==?==℃，60f t =℃

2

2

0112,75/(),50/()h W m k h W m k λλ==?=?

2）2

23,320/()mm W m k δλ==?

3）2

'2

3030,,70/()h W m k δ

δλλ===? 求：1

2

3

1

2

3

,,,,,q q q k k k ???

解： 未变前的

122

03

0102

250605687.2/11

131********

f f t t q W m h h δλ---=

=

=?++++ 1）2

13

1112

1129.96/()11

12101754050

k

W m k h h δλ-=

=

=??++++ 21

129.96(25060)5692.4/q

k t W m =?=?-=

21

105692.45687.2 5.2/q

q q W m ?=-=-=

23

12

3

1tw 1

tw 4

2

3

tw 1

tw 4

tw 2

tw 3

R 1

R

2

R

3

R =R 1+R 2R

3

+q

t f

1

α

1t f

2

α

2

2）2

2

3

2122

1129.99/()11131017532050

k

W m k h h δλ-=

=

=??++++ 22

229.99(25060)5698.4/q

k t W m =?=?-=

22

205698.45687.211.2/q q q W m ?=-=-=

3) 2

23

3

0'1011

36.11/()11

131********

k

W m k h h δλ-=

=

=??++++ 23

336.11(25060)6860.7/q

k t W m =?=?-=

23

306860.75687.21173.5/q

q q W m ?=-=-=

3

21q q q ∴??>?，第三种方案的强化换热效果最好

15.已知：35,130A

C B mm mm δδδ===，其余尺寸如下图所示，

1.53/(),0.742/()A C B W m k W m k λλλ==?=?

求：R λ

解：该空斗墙由对称性可取虚线部分，成为三个并联的部分

111132222,A B C A B C R R R R R R R R R =++==++

33

21111311135101301020.1307()/1.53 1.53

C A B A B C R R m k W δδδλλλ--??∴=++=?+==?

33

2322222335101301020.221()/1.530.742

C A B A B C R m k W δδδλλλ--??=++=?+=?

10

10

A 1

B 1

C 1A 2

A 3

B 2

C 2

B 3

C 3R 1R 1R 1R 2

R

3R 2

R 2

R

3R

3

R R R

221211

5.0410()/1111

220.13070.221

R m k W R R λ-∴=

==???+?+ 16.已知：1

21160,170,58/()d mm d mm W m k λ===?，2230,0.093/()mm W m k δλ==?

3

3140,0.17/(),300w mm W m k t δλ==?=℃，450w t =℃

求：1）1

2

3,,R R R λλλ; 2) l q : 3) 23,w w t t .

解：

1）4211111170ln

ln 1.66410()/2258160

d R m k W d λ

πλπ-=

==???

222

2221117060

ln

ln 0.517()/220.093170

d R m k W d λδπλπ++===??

2233

3

2222111706080

ln

ln 0.279()/2220.1717060

d R m k W

d λ

δδπλδπ++++===?+?+

tw 111

2

323tw 4

1

32R R R λλλ∴<

2) 23

30050

314.1/0.5170.279l

i t t q

W m R R R λλλ??-=

===++∑ 3）由 12

1

w w l

t t q R λ-=

得

42

11300314.1 1.66410299.95w w l t t q R λ-=-=-??=℃

同理：

3

4350314.10.279137.63w w l t t q R λ=+=+?=℃

17.已知：122

1211

,,22

m m d d δδλλ=== 求：'l

l

q q

解：忽略管壁热阻

010

121020122211

ln

ln 222d d R d d λδδδπλπλδ+++=

++ '

010

122

0101

22211

ln

ln 222d d R d d λδδδπλπλδ+++=

++

'',l l t t

q q R R λλ

??=

= （管内外壁温1

3,w w t t 不变）

01012'

2

0101'010

1210201

22211

ln

ln 22222211ln ln 222l l d d q R d d d d q R d d λλ

δδδπλ

πλδδδδπλπλδ+++++∴==+++++

tw 1d 0

d d 12m

m

1

2

tw 3

2

2

0101

001

01

01001

241ln

ln

22241ln ln 22d d d d d d

d d δδδδδδ++++=++++

由题意知： 1001011[(2)]2

m

d

d d d δδ=++=+ 2112011[(2)]32

m m m d d d d δδ=++=+

即：21010101232()m

m d

d d d d δδδ=?+=+?= （代入上式）

'

'15ln 3ln

23 1.27715

ln 3ln 23

l l q R q R λλ

+∴===+ 即： '0.783l

l q

q =

'21.7%l l

l

q q q -?==即热损失比原来

减

小21.7%。 18.已知：

1,d mm =32.2210/,l R m -=?Ω0.15/()W m k λ=?

1max

65w t

=℃，240w t =℃，0.5,mm δ=

求：max

I

解： 21max 2

max 12ln 2w w l

l t t q

I R d d

δπλ-==

+

11

2

2

1max 2max

3

6540

123.7()2 2.2210120.5ln ln 220.151w w l t t I

A R d d δ

πλ

π-?

??

? ? ?--∴=== ?

?+?+? ? ? ??????

19.已知：1

21185,100,40/(),180w d mm d mm W m k t λ===?=℃

2

30.053/(),40w W m k t λ=?≤℃，52.3/l q W m =

求：2

δ

tw 1

tw 2

q l

tw 1

tw 2tw 3R

R λ1

λ2

2πλ1

ln d2d1

2πλ2

ln d2+2δd2

解： 1322

212

1122

211ln ln 22w w l

t t t

q d d R R d d λλδπλπλ-?=

=

+++

整理得：

221111804011002(ln )20.053(ln )2252.324085

2100(1)(1)7222

l d

t q d d e

e mm πλππλπδ?--?-?=-=?-= 或：2

1R R λ

λ,故有 13

2

22

22

21

ln 2w w l t t t

q d R d λδπλ-?=

=+

? 2222(1)722l

t

q d e mm πλδ?=-=

20.已知：)4.7715.273(,/6.199,30,3,35.01211

+-=====w t kg kJ r mm mm mm d δδ℃

325w t =℃，210.03/(),16.3/(),1W m k W m k h λλτ=?=?=

求：m 解： 12

31w w F F t t Q R R λλ-=

+

31

1211111112111111

()()111144(2)(2)(22)

2222w w t t d d d d πλπλδδδδ-=

-+-++++ 2(25273.1577.4)

111111

()()16.30.350.3560.030.3560.416

π+-=?-+?- 102.7W =

或： 1

2F F R

R λλ,故有：

312232(25273.1577.4)0.03

102.711111()()40.3560.416

w w t t Q W

r r ππλ-+-?=

==--

tw 1

tw 2tw 3R

R

λF1λF24πλ1

(1r 1)-1

r 24πλ2(1r 2)-1

r 3

102.7 3.6

1.85/199.6

Q m kg h r τ?=

== 23. 解：

f

f f t t l x t t x t t m dx

d -===-===-==-2211222,,0,0θθθθθθθ

解微分方程可得其通解： 12mx

mx c e

c e θ-=+ 由此得温度分布（略）

24.已知：25,l mm =3,mm δ=2

0140/(),75/(),80W m k h W m k t λ=?=?=℃

30f

t

=℃，0x l q ==

求：,l q θ 解： 3

22275

0.0250.4725140310hU h L h ml l l l A L λλδλδ-?=====?? 18.9m =

[()][0.472518.9]

(8030)()(0.4725)

ch m l x ch x ch ml ch θθ

--==-? 44.91(0.472518.9)ch x =- 3044.91(0.472518.9)t ch x ∴=+-

002()()l Q hU h q

th ml th ml L mL m

θθ=

== 275(8030)(0.4725)174.7/18.9

th W m ?=?-=

25.已知：15,20,48.5/(),84l

mm l mm W m k t δλ===?=℃，040t =℃

2

20/()h W m

k =?

求：t ? 解： 3

200.12248.5 1.510hU h d h ml l l l A d πλλπδλδ-=

===?=?? l

t f ,h

t ,t >t

12f t 1

t 2

00

()()

f l

l f

t t ch ml ch ml t t θθ

-=

?

=-

0()84(2)40

99.93()1(2)1

l f

t ch ml t ch t

ch ml ch --∴=

==--℃

(2) 3.7622ch =

99.9384

100%100%15.9%99.93

f l f

t t t t --?=

?=

?= 26.已知：0

0.8,160,60mm l mm t

δ===℃，16.3/()W m k λ=?，其他条件同25题

求：t ? 解： 3

20

160 6.2716.30.810h

ml l λδ

-==?

=??

0()84(6.27)60

84.09()1(6.27)1

l f

t ch ml t ch t

ch ml ch --=

==--℃

(6.27)264.24ch = 84.0984

100%100%0.11%84.09

f l f

t t t t --?=

?=

?= 27.已知：3,16mm l mm δ== 2

(1)140/(),80/()W m k h W m k λ=?=?

2

(2)40/(),125/()W m k h W m k λ=?=?

求：f

η

解：（1）3322280

16100.312140310

hU h L h ml l l l A L λλδλδ--?====??=?? ()(0.312)

0.970.312

f

th ml th ml η

=

== （2）3322212516100.7340310

hU h L h ml l l l A L λλδλδ--?=

===??=?? ()(0.73)

0.8530.73

f

th ml th ml η=

== 28.已知：1

277,140,4,25,50/()d

mm d mm mm P mm W m k δλ=====?

2

060/(),320h W m

k t =?=℃，75f t =℃

求：l

q

解： 2

11()31.52

l d

d =-= 33.52

c

l

l δ

=+

=

2172c c r r l =+=

334221()410(7238.5)10 1.3410c f r r m δ---=-=??-?=?

P

()

11332

2

32

2

4226033.5100.82150 1.3410c h l

f λ--?????

=?= ? ?

????

??

21

72

2.153

3.5

c

r

r =

= 查图得： 0.78f

η=

每片肋片的散热量为1

Q

1

00()f f f Q

Q hF t t ηη==-

222102()()c

f f r

r h t t πη=--

2

262(72

38.5)100.7860(32075)266.7W π-=-????-=

每米肋片管的散热量为：

1

2

(1)l

q nQ n Q =+- 100014125

n =+=片/米

41266.740 1.4811kW =?+?= 2

Q 为两肋片间的表面的散热量

2

10()f Q

d P t t π=-

3

37710

2510(32075) 1.48W

π--=?????-=

30.已知：21

2

13 2.2,0.3,0.56/(),0w l l

m m W m k t δλ?=?==?=℃，230w t =℃

求：l

q

解： 1

113100.3

A l L

L

S L δ

δ

??=

=

=

=

2

22 2.27.330.3

A l L

L

S L δ

δ

??=

=

=

= 121,5

l l δ

>

3

0.54S L = 123(224)l

S S S t

Q q

L L

λ++?=

=

, 12w w t t t ?=-

(21027.3340.54)0.56(300)=?+?+???-

618.6/W m =

31.已知：1

165,90w d mm t ==℃，

21.5, 1.05/(),6w H m W m k t λ==?=℃

2

20/()h W m k =?

求：l

q

解： ,3l r H r >>

∴ 22ln()

l

s H

r

π=

22ln()

l Q s t q t H l l r

λπλ?===? 2 1.05

(906)154.2/2 1.5ln 0.165/2W m π?=?-=???

???

32.已知：21

2

10.520.52,0.42,0.023/(),30w l l

m H m W m k t λ?=?==?=℃

2

14w t

=-℃, 34Q W =

求：δ

l 1

l 2

H

λ

d

tw 1

tw 2

l 1

l 2

H

解： 12

11212,,l l l H

S S l l δ

δ

??=

=

=

3

410.54,0.54S

H S l ==

1

234(444)Q S S S S t λ=+++?

12134

40.520.5240.520.42

34

4440.540.4240.540.52

0.023(3014)

l l l H Q

S S t

δλ+?+??=

=

---??-????+

2

3.6210

36.2m mm -=?=

33.已知：5, 2.54,2,80mm m P MPa t δμ=?==?=℃，180/()W m k λ=? 求：c

t ?

解：由 2.54,2m P MPa μ?==，查表得，420.8810()/c

R m k W -=??

c t

Q R δ

δλλ

?=++ 3

1t t t ?=-

再由 c

c

t Q R ?=，22c

A B t

t t ?=-

得

4

3

4

0.8810

80495102

20.8810180

c

c c R t t R δλ

---??=

?=

?=?+?+?℃

第三章 非稳态导热 5.已知：3210.15,420/(),8400/,58/()p

d mm c J kg k kg m h W m k ρ==?==?

22

126/()h W m k =?

求：0102,τ

τ

解：3

3012111484004200.1532210 1.52()3235842p p p d d c c c V

s h F h d h ρπρρτπ-???? ? ?

??????====?=????

?

??

λλ

Rc

t 1t 2A t 2B

t

3

t 1

t 1A t 2B

t 3

x

同理：302

284004200.152

100.7()323126

p d c s h ρτ

-??

?

????=

=?=?? 7.已知：3

00.5,8930/,400/(),25p

d mm kg m c

J kg k t ρ===?=℃，120f t =℃

20

95/(),

1%,22/()h W m k W m k θ

λθ=?==?（康铜） 求：,t τ

解：由 001%f

f

t t t t θθ-==-

? 00.01()1200.01(25120)119.05f f t t t t =+?-=+?-=℃

34950.51013 3.6100.10.123223

R V h

h

F Biv M λλ--??====?<=???

故满足集总参数法的求解条件，有：0

V V

Bi Fo e θ

θ-=

3

20189304000.5103ln ln(110)14.43952

p c V s hF ρθτθ--?????=-=-

?=? 8.已知：2

3,11,mm F m δ==?2

39/(),48.5/()h W m

k W m k λ=?=?，0300t =℃，20f t =℃，

6212.710/,a m s -=?50t =℃

求：τ 解：

3

33

30101220.98100.10.148.53

V h

Bi M δ

λ--??===?<=?

∴ 满足集总参数法的求解条件，故有： 0

p hF

c V

e

τρθ

θ-

=

00

ln

ln p c V

V hF

haF ρθλθτθθ?=-

=-

3

63

48.511050202ln 3283912.710130020

s --???-=-=???-

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。

传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]

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？ 答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 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 x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 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；q 为该处的热流密度矢量。

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

传热学课后习题

第一章 1-3 宇宙飞船的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到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明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？ 解：遮光罩与船体的导热 遮光罩与宇宙空间的辐射换热 1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热 1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。 1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径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换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？ 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。 1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h 第二章 2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1 W/(m ·K)。 解： δλt q ?= 2 .2381103424001113 12=??+=?+=-λδ q t t ℃ 2-2 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 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：()2 3 233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+ ???? ??+++--=++++?=?= -λδλδλδ总 W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图) 。 h 1 t f1 h 2 t f2 t w δA δ B

传热学课后题答案整理

3－15 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作 用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为5000C ，)/(210 K m W ?=λ，3/7200m kg =ρ，)/(420K kg J c ?=，初始温度为250C 。问当它突然受到6500C 烟气加热 后，为在1min 内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系 数为 )/(122 K m W ?。 解：采用集总参数法得： ) exp(0 τρθθcv hA -=，要使元件报警则C 0500≥τ ) exp(65025650500τρcv hA -=--，代入数据得D ＝0.669mm 验证Bi 数： 05.0100095.04) /(3

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.

传热学第五版课后习题答案(1)

传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚，导热系数为45W/, 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 q5110 t t85155(C) h73 =+=+=? 1-1．按20℃时，铜、碳钢（%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 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=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K); 矿渣棉: λ=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K);

传热学第五版完整版答案

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。 4.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 5．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流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界

传热学总复习试题及答案【第五版】【精】【_必备】(DOC)

总复习题 基本概念 : ?薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. ?传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. ?导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. ?强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . ?自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . ?流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. ?温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. ?热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程成为热辐射 ?辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . ?单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ 范围内的辐射能量 . ?立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . ?定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. ?传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----.

传热学第五版课后习题答案

如对你有帮助，请购买下载打赏，谢谢！ 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： 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： 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 又根据牛顿冷却公式 管内壁温度为： 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. 038W/(m·K)。由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。 1-5厚度δ为0.1m 的无限大平壁，其材料的导热系数λ＝100W/(m·K)，在给定的直角坐标系中，分别画出稳态导热时如下两种情形的温度分布并分析x 方向温度梯度的分量和热流密度数值的正或负。 (1)t|x=0=400K, t|x=δ=600K; (2) t|x=δ=600K, t|x=0=400K; 解：根据付立叶定律 无限大平壁在无内热源稳态导热时温度曲线为直线，并且 x x 02121t t t t t dt x dx x x 0 δ δ==--?===?-- x x 0x t t q δλ δ==-=- （a ） (1) t|x=0=400K, t|x=δ=600K 时 温度分布如图2-5(1)所示 图2-5(1)

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第八章 8-13 有一漫射表面温度T ＝1500K ，已知其光谱发射率ε λ 随波长的变化如图所示，试计算表面的全波长总发射率ε和辐射力E 。 解： = 实际表面辐射力 总发射率同温下黑体表面辐射力 b b E d E E E λλε∞ == ? b b E d E λλελ ∞ = ? 1 2 3 1230 1 2 (,)(,)(,)() b b b b E T d E T d E T d E T λλλλλλλλλλλελλελλελλ ++= ??? 即 ： 11221(0)[(0)(0)]F T F T F T λλεελελλ=-+--- 332[(0)(0)]F T F T λελλ+---

2233...m k m k m k λμλλμλλμλε?????????1b 1b b 又,T=11500=1500查表8-1得,F (0-T)=0.01375，同理：T=31500=4500则,F (0-T)=0.56405， T=51500=7500则,F (0-T)=0.8344. 故: =0.10.01375+0.4(0.56405-0.01375) +0.2(0.8344-0.56404 bT εεδb 5) =0.276 所以：该表面的辐射力:E=E = 840.276 5.67101500-=??? 279224/W m = 8-14 已知某表面的光谱吸收比αλ随波长的变化如图所示，该表面的投射光谱辐射能G λ随波长的变化如图所示，试计算该表面的吸收比α。

解： =投入辐射能中被表面吸收的辐射能 总吸收率投入到表面的总辐射能 G d λλλ λλ αα∞ ∞= ?? G d 1 1 2 3 1(01)2(12)3(23)0 1 2 2 3 (01)(12)(23)0 1 2 G d G d G d G d G d G d λλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλλαλαλαλ λλλ ------++= ++???? ??(01)3(23)22(12)200 , 3 2400200, 0.1750.85;400/(). G G G W m m λλλλλλλλλαλαλααλμ---==-=-=?12又: =0.2, =0.9, 与波长相关,其线性关系为:而

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》第四版课后习题答案

《传热学》 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/；② 表面传热系数的单位是：W/；③ 传热系数的单位是：W/。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。

传热学第四版课后题答案第十章

第十章 思考题 1、 所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面得管子。设一双侧强化管用内径 为d i 、外径为d 0的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。 2、 在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情 况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？ 答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。 3、 重新讨论传热壁面为平壁时第二题中提出的问题。 答：传热壁面为平壁时，保温总是起削弱传热的作用，加肋是否起强化传热的作用还是取决于肋化系数与肋面总效率的乘积是否人于1。 4、推导顺流或逆流换热器的对数平均温差计算式时做了一些什么假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？讨论对大多数间壁式换热器这些假设的适用情形。 5、对于22112211221m1q c q c q c q c q c c q m m m m m =<≥及、 三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向与c q m 相对大小的关系。 6、进行传热器设计时所以据的基本方程是哪些？有人认为传热单元数法不需要用到传热方程式，你同意吗？ 答：换热器设计所依据的基本方程有： 传热单元法将传热方程隐含在传热单元和效能之中。 7、在传热单元数法中有否用到推导对数平均温差时所做的基本假设，试以顺流换热器效能的计算式推导过程为例予以说明。 答：传热单元数法中也用到了推导平均温差时的基本假设，说明略o 8、什么叫换热器的设计计算，什么叫校核计算？ 答：已知流体及换热参数，设计一个新的换热器的过程叫做设计计算，对已有的换热器，根据流体参数计算其换热量和流体出口参数的过程叫做校核计算。 9、在进行换热器的校核计算时，无论采用平均温差法还是采用传热单元数法都需要假设一种介质的出口温度，为什么此时使用传热单元数法较为方便？ 答：用传热单元数法计算过程中，出口温度对传热系数的影响是通过定性温度来体现的，远没有对平均温差的影响大，所以该法用于校核计算时容易得到收敛的计算结果。 10、试用简明语言说明强化单相强制对流换热、核态沸腾及膜状凝结的基本思想。 答：无相变强制对流换热的强化思路是努力减薄边界层．强化流体的扰动与混合；核态沸腾换热的强化关键在于增加汽化核心数；膜状凝结换热强化措施是使液膜减薄和顺利排出凝结液。 11、在推导换热器效能的计算公式时在哪些环节引入了推导对数平均温差时提出的四个假设？ 习题

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：

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传热学章熙民

第六章 6-17 黄铜管式冷凝器内径12.6mm ，管内水流速1.8m/s ，壁温维持80℃，冷却水进出口温度分别为28℃和34℃，管长l/d>20，请用不同的关联式计算表面传热系数。 解：常壁温边界条件，流体与壁面的平均温差为 ()()()[][]() ()80288034t t t 48.94C ln t /t ln 8028/8034---''' ?-??===?'''??--冷却 水的平均温度为()f w t t t =80-48.94=31.06C =-?? 由附录3查物性，水在t f 及t w 下的物性参数为： t f =31℃时, λf ＝0.6207 W/(m·K), νf =7.904×10-7m 2/s, Pr f =5.31, μf =7.8668×10-4N s/m 2 t w =80℃时, μw =3.551×10-4N s/m 2。所以 -7 f 0.0126 1.8Re 28700100007.90410 ??===>?m f d u v 水在管内的流动为紊流。 用Dittus-Boelter 公式，液体被加热

0.80.4f Nu 0.023Re Pr = 0.80.4f Nu 0.02328700 5.31.=??=1652 ()20.6207 165.28138.1W /m K 0.0126 ==?=?f f h Nu d λ 用Siede-Tate 公式 0.14 f 0.8 1/3 f w Nu 0.027Re Pr μμ?? = ??? 0.14 0.8 1/3 f 7.8668Nu 0.02728700 5.31 1943.551?? =??= ??? ()20.6207 1949554.7W /m K 0.0126 ==?=?f f h Nu d λ 6-21 管式实验台，管内径0.016m ，长为2.5m ，为不锈钢管，通以直流电加热管内水流，电压为5V ，电流为911.1A ，进口水温为47℃，水流速0.5m/s ，试求它的表面传热系数及换热温度差。（管子外绝热保温，可不考虑热损失） 解：查附录3，进口处47℃水的密度为 3989.22kg/m ρ'= 质量流量为2f m m =V=u r ρρπ''

传热学第四版课后题答案第三章

第三章 思考题 1. 试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点 答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数， 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。 2. 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎么才能改善热电偶的温度响应特性? 答：要改善热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数hA cv c ρτ= ,形状 上要降低体面比，要选择热容小的材料，要强化热电偶表面的对流换热。 3. 试说明”无限大平板”物理概念,并举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题 答；所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度，从边缘交换的热量可以忽略 不计，当平板两侧换热均匀时，热量只垂直于板面方向流动。如薄板两侧均匀加热或冷却、 炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。 4. 什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物理过程及数学处理上都有 些什么特点? 答：非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍 随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是几何位置(δ/x )和边界条件(Bi 数) 的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。 5. 有人认为,当非稳态导热过程经历时间很长时,采用图3-7记算所得的结果是错误的.理由 是： 这个图表明,物体中各点的过余温度的比值与几何位置及Bi 有关,而与时间无关.但当时间趋于无限大时,物体中各点的温度应趋近流体温度,所以两者是有矛盾的。你是否同意这种看法,说明你的理由。 答：我不同意这种看法，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变 但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。 6. 试说明Bi 数的物理意义。o Bi →及∞→Bi 各代表什么样的换热条件?有人认为, ∞→Bi 代表了绝热工况,你是否赞同这一观点,为什么? 答；Bi 数是物体内外热阻之比的相对值。o Bi →时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析求解；∞→Bi 时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。认为o Bi →代表绝热工况是不正确的，该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。