内容发布更新时间 : 2024/5/12 7:22:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

1-1一大平板，高3m、宽2m、厚0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1=100℃、t2=50℃，试求该平板的热阻、热流量、热流密度。李庆宇

解：由傅里叶导热定律有： 热阻：

热流量：

热流密度：

1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m和8m，厚为0.2m。在冬季，上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。如果混凝土的热导率为1.4 W/(m·K)，通过地面的热损失率是多少？如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖，且天然气的价格为Cg = $0.01/MJ，每天由热损失造成的费用是多少？ 钟超

解： 热损失率

/0.2

费用 Y

$

1-3 空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流传热的表面传热系数为h = 70W/(m2·K)，热流密度为q = 5000W/m2，试求管壁温度及热流量。曾广成

解：由牛顿冷却公式得管壁温度为：

热流量为：

1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器，产生的表面传热系数h = 1135.59 W/(m2·K)，换热器表面温度可认为是常数，为65.6℃，空气温度为18.3℃。若要求的加热功率为8790W，试求所需换热器的换热面积。张德金

解：根据对流换热公式Q?h*A*?t，其中表面传热系数h = 1135.59 W/(m2·K)，

?t?65.6?18.3?47.3?C，Q?8790W，则A?0.164m2。

1

1-5 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m，直径为2mm，表面发射率为0.95。试计算电炉丝的辐射功率。刘伟强

解： 实际物体的辐射力可以表示为 ：

E=εσT4=εC0（T/100）4，其中ε表示实际物体表面发射率，C0：黑体辐射系数，T：物体热力学温度；

电炉丝表面辐射面积S: S=2πr2+πdL 辐射功率P=ES 代入相关数据得到P=799.3543 w/s

1-6 夏天，停放的汽车其表面的温度通常平均达40～50℃。设为45℃，表面发射率为0.90，求车子顶面单位面积发射的辐射功率。袁丰波

解：由题意得

???E Eb?E?Eb???T4??5.67?10?8(45?273)4?0.9?521.8W/m2

1-7 某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm、λ = 1.10W/(m·K)的耐火砖，外层是厚0.64cm、λ = 39W/(m·K)的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓[λ = 39W/(m·K)]。假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K，炉外是300K的空气，炉墙外表面的表面传热系数为68 W/(m2 ·K)，求炉墙的总热阻和热流密度。蒋翼

解：由题知：

炉墙内表面温度tw1?920K

户外空气温度tw2?300K

以单位面积炉墙为研究对象， 18个螺栓的总表面积：

11A'?18??d2?18????(1.9?10?2)2?5.1?10?3m2

44除去螺栓后的内外层炉墙的表面积：

A''?1?A'?1?5.1?10?3?0.9949m2

18个螺栓的热阻：

R'??1??20.075?0.00064??0.38K/W ?A'39?5.1?10?3除去螺栓后的内外层炉墙的热阻： R''??1?0.0750.00064?2???0.0685K/W ?1A''?2A''1.1?0.994939?0.9949R总?R'R''0.38?0.0685??0.058K/W

R'?R''0.38?0.06852

此时两个热阻为并联，所以总热阻：

故热流量为

??tw1?tw2920?300??10689.7W R总0.058??10689.7W/m2A

所以，热流密度为

q?1-8 有一厚度为δ = 400mm的房屋外墙，热导率为λ = 0.5W/(m·K)。冬季室内空气温度

为t1 = 20℃，和墙内壁面之间对流传热的表面传热系数为h1 = 4 W/(m2 ·K)。室外空气温度为t2 = －10℃，和外墙之间对流传热的表面传热系数为h2 = 6W/(m2 ·K)。如果不考虑热辐射，试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内、外壁面温度。肖龙

k?解：墙壁传热系数：

11??0.82111R? ??h1(?/?)h2单位面积传热量: 由：

q?k?t?0.82?[20?(?10)]?24.66(w/m2)

q?h1(tair,room?tw,inner)?h2(tair,out?tw,outside)可得：

tw,outside?tair,out?q/h2?~?~??5.9℃ tw,inner?13.8℃。

1-9 一双层玻璃窗，宽1.1m、高1.2m、厚3mm，导热系数为1.05W/(m ·K)；中间空气层厚5mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为2.60×10-2 W/(m ·K)。室内空气温度为25℃，表面传热系数为20 W/(m2 ·K)；室外温度为－10℃，表面传热系数为15 W/(m2 ·K)。试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。（李作东）

解：双层玻璃窗时，由给定条件可知，这是一个稳态热传过程， 室内空气与内层玻璃窗外壁面之间的对流传热：??h1A?tf1?tw1?； 内层玻璃窗壁的导热：???1A?tw1?tw2?/?1； 中间空气层的导热：???2A?tw2?tw3?/?2； 外层玻璃窗壁的导热：???1A?tw3?tw4?/?1；

外层玻璃窗外壁面与室外空气件的对流传热：??h2A?tw4?tf2?/?1； 式中：

h1=20W/(m2?K),A?1.1?1.2m2,tf1?25℃,?1?1.05W/(m2?K),?1?0.003m,?2?2.60?10?2W/?m ·K?,?2?0.005m,h2?15 W/(m2?K),tf2?－10℃热阻Rk?Rh1?R?1?R?2?R?1?Rh2?

2??11?1?2??0.2384K/W， Ah1A?1A?2Ah23

所以散热量??tf1?tf2?146.8118W Rk单层玻璃时，热阻Rk?Rh1?R?1?Rh2??11?1??0.095K/W Ah1A?1Ah2所以散热量??tf1?tf2?386.5339W Rk比较可知，双层玻璃比单层玻璃散热量减少了许多。

1-10 夏天，阳光照耀在一厚为44mm的用层压板制成的木门外表面上，用热流计测得木门内表面的热流密度为15W/m2；外表面温度为40℃，内表面温度为30℃。试估算此木门在厚度方向上的导热系数。 （池宝涛） 解:

q??

?t?

??q?15?0.044??0.066W/(m.K)?t40?30

1-11 用均匀地绕在圆管外表面上的电阻带做加热元件，以进行管内流体对流

传热试验，如附图所示。用功率表测得外表面加热的热流密度为3500W/m2；用热电偶测得某一截面上的空气温度为45℃，内管壁温度为80℃。设热量沿径向传递，外表面绝热良好，试计算所讨论截面上的局部表面传热系数。圆管的外径为36mm，壁厚为2mm。孔国栋

2解：由题意 3500W/m?2?Rl?h?2?rl?（80℃-45℃）

又 r=R??=(18-2)mm=16mm

习题11附图 ?h?112.5 W/(m.K)

1-12 半径为0.5m的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。航天器

内电子元件的散热量总共为175W。假设航天器没有从宇宙空间接受到任何辐射能，试估算其外表面的平均温度。周旭

解：电子元件的发热量=航天器的辐射散热量，即;

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,所以得到：T= =187K.

T 为黑体的热力学温度，K；

σ 为斯忒藩-玻耳兹曼常量，黑体辐射常数，自然常数，5.67×10-8W/(m2·K)； A 为辐射表面积，m2； ε 称为该物体的发射率。

1-13 有—台气体冷却器，气侧表面传热系数hl＝95W/(m2·K)，壁面厚δ＝2.5mm，λ＝46.5W/(m?K)，水侧表面传热系数h2＝5800W/(m2·K)。设传热壁可以看作平壁，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，应首先从哪一个环节着手？如果气侧结了一层厚为2mm的灰，λ＝0.116W/(m·K)，水侧结了一层

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厚为1mm的水垢，λ= 1.15W/(m?K)，其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少? 李通

解：由题意得

R1?R2?1?0.010526h1，

??5.376?10?5， ?1?1.724?10?4， h21?94.7W/(m2K)

11???h1h2?R3?所以，总传热系数，k?应该先强化气体侧表面传热。

K?11?1?2?31????h1?1?2?3h2?1?34.6W/(m2K)10.0020.00250.0011????950.11646.51.155800

1-14 附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，空腔内抽成真空，且空腔的厚度远小

于其高度与宽度，其余已知条件如图示。表面2是厚δ=0.1m的平板的一侧面，其另一侧表面3被高温流体加热，平板的导热系数λ=17.5W/(m?K)。试问在稳态工况下表面3的温度tw3为多少？（刘建平）

解：在稳态工况下因为

?Atw3?tw2

＝132.67℃

习题14附图

1-15 一个储存水果的房间的墙用软木板做成，厚为200mm，其中一面墙的高与宽各为3m及6m。冬天，设室内温度为2℃，室外力-10 ℃，室内墙壁与外境之间的表面传热系数为6W/(m2·K)，室外刮强风时的表面传热系数为60 W/(m2·K)，软木的导热系数λ=0.044W/(m?K)，试计算通过这面墙所散失的热量，并讨论室外风力减弱对墙散热量的影响(提示：可以取室外的表面传热系数值为原来的三分之一或四分之一来估算)。肖泽亮

解：依题意可得：

?tw3?Tw24?Tw14??tw2?

?????ATw2?Tw1?44?

??2???10??T?W?45.68W 11?110.2????hN1AAhwA?6?3?63?6?603?6?0.044而当室外风力减弱时，取室外的表面传热系数值为原来的三分之一，即20 W/(m2·K)，则

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