传热学经典例题教程文件
化工原理 第四章 传热-例题
t2 −t1 30−15 = 0.176 = P= T −t1 100−15 1
T −T2 100−40 R= 1 = = 4.0 t2 −t1 30−15
查 附 22，ϕ∆t = 0.92 图 录
∴∆tm =ϕ∆t ∆tm,逆 = 0.92×43.7 = 40.20C
又冷却水终温提到350C， 逆流时： 100 →40
35← 35 ←15 65 25
65−25 ∆ m,逆 = t = 41.90C 65 ln 25
解： （1）求以外表面积为基准时的传热系数 取钢管的导热系数λ=45W/m·K， 冷却水测的污垢热阻Rs1=0.58×10-3 m2·K/W CO2侧污垢热阻Rs2=0.5×10-3 m2·K/W 则：
1 1 bd1 d1 1 d1 = +R1 + +R 2 + s s K α d2 α2 d2 λdm 1
100→40
30 ← 15
70 25
t t ∆ 2 −∆ 1 70−25 = t ∴∆ m,逆 = = 43.70C 70 t ∆2 ln ln 25 t ∆1
并流时：
热流体 ： 100→40 冷流体 ：
15→30
85 10
∆t2 −∆ 1 85−10 t 0 ∆ m,并 = t = ∆2 t 85 = 35 C ln ln ∆1 t 10
解：此题为单层圆筒壁的热传导问题。 已知条件： 蒸汽导管外表面的半径 r2＝0.426/2＝0.213m ＝ 温度 t2＝177℃ 保温层的外表面的半径 r3＝0.213＋0.426＝0.639m ＋ ＝ 温度 t3＝38℃ 由：
t 2 − t3 Q= ln r3 r2 2π l λ
可得每米管道的热损失为：
《传热学》习题课(对流换热部分)精品课件
查附录8和10，25℃时：
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空气： 15.06 16 15.53106 m2 / s
2
水： 1.006 0.805 0.9055106 m2 / s
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第五章 对流换热—习题
5-23．对置于气流中的一块很粗糙的表面进
行传热试验，测得如下的局部换热特征性的
结果：Nu x
0.04
Re
0.9 x
1
Pr 3
其中特征长度x为计算点离开平板前缘的距离。
试计算当气流温度t∞=27℃、流速u∞=50m/s 时离开平板前缘x=1.2m处的切应力。平壁温
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qw1=2qw2 qw2 qw1=0 qw2
第五章 对流换热—习题
5-4．设某一电子器件的外壳可
以简化成附图所示的形状，截
面呈正方形，上、下表面绝热，
而两侧竖壁分别维持在th及tc
（th>tc）。试定性地画出空腔
截面上空气流动的图像。
th
tc
解：th及tc使近壁介质产生密度 差，上下壁面绝热，无热量传
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第五章 对流换热—复习题
5. 对流换热问题完整的数学描写应包括什么 内容？既然对大多数实际对流换热问题尚无 法求得其精确解，那么建立对流换热问题的 数学描写有什么意义？ 答：应包括：质量守恒方程式，即连续性方 程；动量守恒方程式，即纳维—斯托克斯方 程；能量守恒方程式。
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第五章 对流换热—复习题
H
传热学 第8章辐射换热计算例题教材
解：设加热室及被燃烧物的温度分别为T2， T1，被燃烧物单位面积、单位时间吸收 的辐射热量为：
Qw
=h辐[(
T2 100
)
4
-(
T1 100
)4
]
（1）
T2
T1
H辐—辐射换热系数
2Qw
=h
辐[(
T'2 100
)4
-(
T1 100
)4
]
（2）
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联立(1),(2)式：
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联立(1),(2)式：
2[( T2 )4 -( T1 )4 ]=[( T'2 )4 -( T1 )4 ] 100 100 100 100
T2=1000 ℃ ，T1=400 ℃
T’2=1226 ℃ 。即炉温的温度升高了226 ℃
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【例6】将一根长1m、直径为2cm经一般研磨的钢 棒投入1000 ℃的加热炉中，钢棒的最初温度为20 ℃ ，求当钢棒加热到500 ℃大约需要多少时间。 钢的密度为7.86×103kg/m3,质量热容为 0.640kJ/(kgk)
• 解：钢棒近似为灰体， 根据四次方定律，
Qw
=Cb
ε[(
T2 100
)4
-(
T1 100
)4
]A
A=π 0.021 2π (0.02)2 0.0635m2 2
从附录8可以查出钢棒的黑度为0.32。钢棒投入炉内 时的热辐射量为：
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4
【例2】如图所示的三个非凹表面组成
的封闭系统，三个表面面积分别为A1、 A2、 A3 , 在垂直于纸面方向无限长，试求所有相 关角系数。
传热学例题讲解(习题附答案)
240s
3－2 工程上常用非稳态导热的方法测得燃气轮 机表面的传热系数，一种方法是：把边长为 6mm的铜质立方体埋入机片，使立方体只有一 面与高温燃气接触，立方体与叶片间加有一薄 层高温粘结剂。因粘结剂的热扩散率较小，叶 片与立方体之间可近似视为绝热，设初温为 38℃他铜块与538℃的高温燃气接触3.7s后，温 度升为232℃。求叶片表面的传热系数。 铜：
一温度为21℃，横截面积为50mm×100mm的矩 形长杆放入温度为593℃的热处理炉中消除热应力， 宽100mm的一面置于炉子底面上，长杆表面与高 2 温流体的表面传热系数为114 W /(m ，根据 .K ) 工艺要求，要加热到580℃以上才能消除应力，试 说明1h后，能否满足工艺要求？
35W /(m .K ) a 0.037m / h
380W / m.K 3 8940kg / m cp 385J / kg.K
解：
6 6 6mm
3
A 166.7 V
306 ln ln 0.491 500 0
已知：0 t0 t f ℃ 538 306℃ 0 －500 38 －500℃
3
m 0.98 0.38 m 0
m 0.38 0.98 0.372 0 o m
t t f (t0 t f ) 0.372 t t f (t0 t f ) 0.372
70 (200 70) 0.372
cp 430J / kg.K
分析：
8W / m.K
100 0.0037 Bi 0.044 0.1 8 hR
可以用集总参数法。
已知：
传热学习题 演示文稿
代入边界条件： x=0处，t=100℃； x=10mm = 0.01m处，t =60℃; x=20mm = 0.02m处，t =40℃
b 2 0 (100 100 ) c2 2 b 2 0 (60 60 ) c1 0.01 c2 2 b 2 0 (40 40 ) c1 0.02 c2 2
总 结
1.通过平壁的导热（λ= const）
t 2 t1 t x t1
t2 t1 q t f 1 t f 2 q 1 1
t t w 1 w2 t t t2 t1 w1 w2 Φ t t1 ln( r r1 ) q ln( r2 r1 ) r ln(r2 r1 ) ln( r2 r1 )
稳态传热
无能量累积
3 hAt h A( x dx) A( x) (t t ) hdA( x)(t t )
A( x ) A( x ) A( x dx ) A( x ) A( x ) dx A( x ) dx dA( x ) x x
t1 t2 ql 465 ln(r2 r1 ) 2
2(t1 t 2 ) Inr2 / r1 465 2 3.14 0.088625 350 0.41912 465
r2 r1 1.52 r1 r1
34.6mm 35mm
dA( x ) d dt h ( t t ) ( A （ ） )0 c x dx dx dx
例 2 ：一厚度为 50mm的无限大平壁，其稳态温度分
布为: t a bx 2 ℃式中a=200℃，b=－2000℃/m2。 若平壁材料导热系数为45W/m.℃，试求：(1)平壁两
传热学-第2章稳态热传导-习题课
12. 图中所示为纯铝制作的圆锥形截面。其圆形截面
直径为D=ax1/2，其中a=0.5m1/2。小端位于
x1=25mm处，大端位于x2=125mm处，端部温度 分别为T1=600K和T2=400K，周侧面隔热良好。 （1）作一维假定，推导用符号形式
表示的温度分布T(x)的表示式，
画出温度分布的示意图。 （2）计算传热热流量Q。
习题课 一维稳态导热 — 肋片
14. 采用套管式热电偶温度计测量管道内的蒸汽温度，
套管长H=6cm，直径为1.5cm，壁厚为2mm，
导热系数为40W/(m.K)，温度计读数为240℃。
若套管根部温度为100℃，
V
蒸汽与套管壁的换热系数
为140W/(m2.K)。
如果仅考虑套管的导热，
t0
试求管道内蒸汽的真实温度。
习题课 一维稳态导热 — 圆筒壁
9. 蒸汽管道的外直径d1=30mm，准备包两层厚度都是 15mm的不同材料的热绝缘层。a种材料的导热系数 λa=0.04W/(m.K)，b种材料的导热系数 λb=0.1W/(m.K)。 若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案： （1）a在里层，b在外层； （2）b在里层，a在外层；哪一种好，为什么？
习题课傅立叶定律和导热微分方程应用如图所示的墙壁其导热系数为50wmk厚度为50mm在稳态情况下墙壁内一维温度分布为t2002000x1墙壁两侧表面的热流密度
传热学
第 2 章 稳态热传导 习题课
习题课 傅立叶定律和导热微分方程应用
1. 如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m.K)，
厚度为50mm，在稳态情况下墙壁内一维温度
习题课 变导热系数和变截面稳态导热
10. 某炉壁由厚度为250mm的耐火粘土制品层和 厚500mm的红砖层组成。内壁温度为1000℃， 外壁温度为50℃。耐火粘土的导热系数为
(整理)传热学典型习题详解1.
绪论部分一、基本概念主要包括导热、对流换热、辐射换热的特点及热传递方式辨析。
1、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。
试解释原因。
答：棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进人更多的空气。
而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小(20℃，1.01325×105Pa时，空气导热系数为0.0259W/(m·K)，具有良好的保温性能。
而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。
2、夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。
试从传热的观点分析原因。
答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。
夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。
而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。
因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。
因此，尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃)，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。
根据上题人体对冷感的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。
3、试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。
答：有以下换热环节及热传递方式(1)由热水到暖气片管到内壁，热传递方式是对流换热(强制对流)；(2)由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；(3)由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。
4、冬季晴朗的夜晚，测得室外空气温度t高于0℃，有人却发现地面上结有—层簿冰，试解释原因(若不考虑水表面的蒸发)。
解：如图所示。
假定地面温度为了Te ，太空温度为Tsky，设过程已达稳态，空气与地面的表面传热系数为h，地球表面近似看成温度为Tc 的黑体，太空可看成温度为Tsky的黑体。
则由热平衡：，由于Ta ＞0℃，而Tsky＜0℃，因此，地球表面温度Te有可能低于0℃，即有可能结冰。
传热学典型例题讲解课件
新型传热材料的研发
总结词
新型传热材料的研发是传热学领域的重要研 究方向，旨在开发具有优异性能的传热材料， 以满足不断发展的能源和环境需求。
详细描述
新型传热材料主要包括金属基复合材料、陶 瓷基复合材料、高分子复合材料等。这些材 料具有高效传热、耐高温、抗氧化、抗腐蚀 等优异性能，可广泛应用于航空航天、汽车、
工业传热
总结词
工业传热涉及广泛的领域，如化工、制药、食品加工等，传热学在工业传热中解决了许多实际的生产 问题。
详细描述
工业传热主要关注反应过程中的热量传递与控制、蒸发和结晶过程以及热力设备的优化设计等。通过 高效的传热技术，可以提高生产效率和产品质量，降低能耗和生产成本。
05 传热学实验与模拟
实验设备与操作
传热的基本方式
导热
通过物体内部的微观粒子运动传 递热量的方式，如金属的热传导。
对流
由于流体运动而引起的热量传递方 式，如空调制冷时冷气在房间内的 流动。
辐射
以电磁波的形式传递热量的方式， 如太阳光照射地球的热量传递。
传热学的发展历程
古代的传热应用
如火炉、熔炼炉等。
工业革命时期的传热研究
随着蒸汽机、内燃机等工业设备的出现，人们开始深入研究热量传 递的规律。
实验设备
介绍实验所需的设备，如热流计、 温度传感器、加热器等，并说明 其作用和工作原理。
实验操作
详细描述实验操作步骤，包括设 备安装、调试、实验运行等，确 保实验的准确性和可靠性。
实验数据处理与分析
数据处理
介绍实验数据的处理方法，如数据采集、 整理、转换等，确保数据的准确性和可 靠性。
VS
数据分析
导热问题的求解方法
采用有限差分法、有限元法和 有限体积法等数值方法求解导
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传热学经典例题
1-2理发吹风器的结构示意图如附图所示，风道的流通面积
2
A 60cm ，进入吹风器的空气压力P 100kPa ，温度t i 25 C 。
要求 吹风器出口的空气温度t
2 47 c ，试确定流过吹风器的空气的质量 流量以及吹风器出口的空气平均速度。
电加热器的功率为
1500W 。
解： 1-10 一炉子的炉墙厚13cm,总面积为20m 2，平均导热系数为
1.04w/m.k ，内外壁温分别是520C 及50C 。
试计算通过炉墙的热损 失。
如果所燃用的煤的发热量是
2.09X 104kJ/kg ，问每天因热损失要 用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式
Q 亠仙 20(52° 50) 75.2KW
0.13 每天用煤
24 3600
75.2 4 2.09 104 1-11夏天，阳光照耀在一厚度为40mm 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热流密度为 15W/m 2。
外变面温度为 40 C,内表面温度为30 C 。
试估算此木门在厚度方向上的导热系 数。
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 310.9Kg/d
解: 15 0.04
40 30 0.06W /(m.K)
列数据：管壁平均温度t w=69C，空气温度t f=20C，管子外径
d=14mm,加热段长80mm,输入加热段的功率8.5w，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？解：根据牛顿冷却公式
q 2 rlh t w t f
h q
所以dt w t f =49.33W/(m2.k)
1-13对置于水中的不锈钢束采用电加热的方法进行压力为
1.013 104 5Pa的饱和水沸腾换热实验。
测得加热功率为50W，不锈钢
管束外径为4mm,加热段长10mm,表面平均温度为109C。
试计算此时沸腾换热的表面传热系数。
解：根据牛顿冷却公式有Ah t
h■ A t 4423.2W/(m2.K)
1-17有两块无限靠近的黑体平行平板，温度分别为T1,T2。
试按黑体
的性质及斯藩-玻尔兹曼定律导出单位面积上辐射换热量的计算式。
(提示：无限靠近意味着每一块板发出的辐射能全部落到另一块板上。
)
4 4
4 4
两板的换热量为q (T1 T2)
解:由题意q1f T1；q2f'2;
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250C，表面发射率为0.7,试计算航天器单位表面上的换热量。
解：q T4=0.7 5.67 10 8W/(m2.K4) 2504155W/ m2
1-20半径为0.5 m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总共为175W。
假设航天器没有从宇
宙空间接受任何辐射能量，试估算其表面的平均温度。
解：电子原件的发热量=航天器的辐射散热量即：Q T4
= 187K
热阻分析
1-21有一台气体冷却器，气侧表面传热系数* = 95W/(m 2.K)，壁面厚 =2.5mm, 46.5W/( m.K)水侧表面传热系数
h2 5800w/(m 2.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：
R1 1 0.010526; R2
h
1-046025 5.376 10
5; R3 ；5800 ⑺4 10 4
2
=94.7W/（m K ）,应强化气体侧表面传热。
1-23在锅炉炉膛的水冷壁管子中有沸腾水流过，以吸
收管外的火焰 及烟气辐射给管壁的热量。
试针对下列
三种情况，画出从烟气到水 的传热过程的温度分布曲线：
（1） 管子内外均干净；
（2） 管内结水垢，但沸腾水温与烟气温度保持不变；
（3） 管内结水垢，管外结灰垢，沸腾水温及锅炉的产气率不变。
解：
1-26有一台传热面积为12m
的氨蒸发器，氨液的蒸发温度为 0C, 被冷却水的进口温度为9.7C ，出口温度为5 C,蒸发器中的传热量 为
69000W ,试计算总传热系数。
解：由题意得
f
t 1 t 2 2 = 7.35 C
又
KA t K A t
=782.3W/（m 2.K ） 1
h i 1 h 2。