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传热学第五章答案-第五版

【篇一：传热学答案】

的厚度依次为0.794mm.,152mm及9.5mm，导热系数分别为45w/(m.k),0. 07w/(m.k)及0.1w/(m.k)。冷藏室的有效换热面积为37.2m，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1.5w/(m.k)及2.5w/(m.k)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 222 ??a?

＝357.14w

2-3有一厚为20mm的平板墙，导热系数为1.3w/(m.k)。为使每平方米墙的热损失不超过1500w,在外表面上覆盖了一层导热系数为0.12w/(m.k)的保温材料。已知复合壁两侧的温度分别为750℃及55℃，试确定此时保温层的厚度。 解：依据题意，有 q?t1?t2

12??1?2?750?55?15000.0202?1.30.12m ，解得：?2?0.05375 2-9 双层玻璃窗系由两层厚为6mm的玻璃及其间的空气隙所组成，空气隙厚度为8mm。假设面向室内的玻璃表面温度与室外的玻璃表面温度各为20℃及-20℃，试确定该双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃窗，其他条件不变，其热损失是双层玻璃的多少倍？玻璃窗的尺寸为60cm?60cm。不考虑空气间隙中的自然对流。玻璃的导热系数为0.78w/(m.k)。 q1?

解：t1?t2?1?23???1?2?3＝116.53w/m2q2?t1?t21?1?5200w/m ?q?aq?41.95w

q25200??44.62q116.53 所以 1

2-13 在附图所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度?远小于直径d。由于安装制造不好，试件与冷热表面之间平均存在着一层厚为??0.1mm的空气隙。设热表面温度t1?180℃，冷表面温度

t2?30℃，空气隙的导热系数可分别按t1,t2查取。试计算空气隙的存在给导热系数测定带来的误差。通过空气隙的辐射换热可以略而不计。

?2解：查附表8得t1?180℃，?1?3.72?10w/(m.k); ?2 t2?30℃，?2?2.67?10w/(m.k); ??

无空气时t1?t2?f180?30?d2a??4?f ?

有空气隙时 ??0.029315??f?34.32??f ??t1?t2

?1?2????1?2?fa ???43.98? 得f ?f???f?28.1%?f所以相对误差为 圆筒体

2-14 外径为100mm的蒸气管道，覆盖密度为20kg/m的超细玻璃棉毡保温。已知蒸气管道外壁温度为400℃，希望保温层外表面温度不超过50℃。且每米长管道上散热量小于163w，试确定所需的保温层厚度。

解：保温材料的平均温度为 3 400?50?2252t=℃

?0.08475w/(m.k) 由附录7查得导热系数为?0.033?0.?lnd12???t1?t2??d2 代入数据得到 d2＝0.314mm 所以 ??d2?d1?107mm2

2-15 外径为50mm的蒸气管道外，包覆有厚为40mm平均导热系数为0.11w/(m.k)的煤灰泡沫砖。绝热层外表面温度为50℃，试检查矿棉渣与煤灰泡沫砖交界面处的温度是否超过允许值？又。增加煤灰泡沫砖的厚度对热损失及交界面处的温度有什么影响？蒸气管道的表面温度取为400℃。

解：由题意多层蒸气管总热流量 ?z?2?l?t1?t2?

lnd1d2/?1?lnd3d2/?2

w 代入数据得到 ?z?168.25

由附录知粉煤灰泡沫砖材料最高允许温度为300℃ 由此设在300℃时

2?l?t1?t2???1??72.33wlnd1d2/?1

???????z 12因为 所以不会超过允许温度。当增加煤灰泡沫砖的厚度会使热损失增加，从而边界面处温度下降。 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 0.06w/(m.k)，另一种为0.12w/(m.k)，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

t1?t22?l?t1?t2??19.19?50?75??50?75?75?ln??ln???50???50?75?2?l?12??2l

2?l?t1?t2?2?l?t1?t2??ln2.5ln1.615.47????

故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。 ?2?1 q?

若为平壁，则平壁t1?t212??1?2 由于???1??2所以不存在此问题。

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

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？ tf?2w/(m.k)。肋端绝热。试计16℃的气流冷却，表面传热系数h=15

?d2t???02?解：dx ????s?hp?t?t???acdxac又 所以得????acq0mth?mh? ??代入数据查表得，??40.1w

当其他条件不变时h?2h,??66.9w

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。

【篇二：最新传热学及答案】

、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。

? ? ? ? 选用导热系数更小的材料做套管；（0.5分） 尽量增加套管高度，并减小壁厚；（1分） 强化流体与套管间的换热；（1分） 在储气筒外包以保温材料。（0.5分）

3、强化膜状凝结换热的基本原则及实现方法是什么？

答：基本原则：尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度；（2分） 实现方法：包括用各种带有尖锋的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。（1分） 4、写出两个同类现象相似的条件。

答：单值性条件相似，同名已定准则相等。（3分）

5、，固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；1分 ，壁面上流体的无量纲温度梯度；1分 两者不同之处在于： 里面的

为固体导热系数，

里面的为流体导热系数。1分 6、实际物体发射率的定义

答：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，三、计算题（共50分） 。（3分）

1、某房间墙壁（从外到内）由一层厚度为是多少？已知砖的导热系数

的砖层和一层厚度为，灰泥的导热系数 的灰泥构成。冬季外壁面温度为 。（共12分，每小题6分）

℃，内壁面温度为18℃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

解：令砖层为1层，灰泥层为2层。外壁面为1，内壁面为2，中间接触面为3。 （6分） （5分） ℃（1分）

2、热电偶的热接点近似认为是直径0.5 的球形，热电偶材料的，， 。热电偶初始温度为25℃，突然将其放入120℃的气流中，热电偶表面与气流间对流换热表面传热系数

多少？②这时热电偶的指示温度为多少？（共12分，每小题6分） ，试求①热电偶的过余温度达到初始过余温度的1℅时所需的时间为 解：可以采用集总参数法。（4分） （4分） （2分） （1分） ℃（1分）

3、一大车间中放有一横置管道，长为5m，直径为119mm，表面温度为127℃，发射率（黑度）为0.6，房间墙壁温度为27℃，求其辐射换热量是多少？（共12分）

解：此题可以看成一小物体（横置管道）放在一大空间内（大车间）的两灰表面之间的辐射换热问题。（2分） （6分） （3分） （1分）

4、为研究一换热设备的换热情况,采用一个缩小成原设备1/10的模型来研究,已知原设备空气流速为1m/s,热条件不变,模型中流体仍是空气,求模型中空气流速是多少才能保证模型与原设备的换热现象相似。（共12分） 解： 两现象相似，则同名已定准则数相等。因温度条件都没变，且流体都是空气，则pr数肯定相等。（4分）