华北电力大学传热课后答案
5-1 如附图所示，用裸露的热电偶测量管道中气体的温度，稳定后，热电偶所指示的温度为170 ℃。已知管道内侧壁温度维持为90℃，高温气流与热电偶触点的对流传热系数为50 W/（m 2·K ），热电偶接点的表面发射率为0.6。试求高温气体的真实温度及测量误差。 解：
()()44101f w h t t T T εσ-=-
()44
440110.6 5.67
170 4.43 3.6310010050
w f C T T t t h ε??
?????=+
-=+?-?? ? ?????????
17014.4184.4=+=℃
测温误差：
184.4170
1007.8184.4-?=％％
5.2在某一产品的制造过程中，在厚度δs =1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为δf =0.2mm 。薄膜表面有一冷却气流流过，其温度为t f =20℃，对流传热的表面传热系数为h =40 W/(m 2·K) 。同时，有一股辐射能q 透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如图所示。已知，基板的另一面维持在温度t 1=30℃,生产工艺要求薄膜与基板结合面的温度t 0为60℃，薄膜的导热系数为λf =0.02 W/(m·K)，基板的导热系数为λs =0.06 W/(m·K)。投射到结合面上的辐射热流全部可全部被结合面吸收，薄膜对60℃的辐射是不透明的。试确定辐射密度应为多大。
解：结合面到基板另一侧的热阻：601==S S S R λδ 薄膜和对流侧的总热阻：20071=+=h R f f
f λδ
辐射热流密度：J R t R t q f f s s 7.2085=?+?=
5.3一单层玻璃窗，高1.5m ，宽1m ，玻璃厚3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内、外空气与玻璃窗之间对流传热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2·K)和202=h W/(m 2·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流传热热阻。
解：室内对流侧的热阻：5.71)(111=?=A h R 室外对流侧的换热热阻：()301122=?=A h R 玻璃的导热热阻：()13==A R λδ 玻璃窗的散热：()J R R R t Q 98.88321=++?=
图5-14 习题5-2附图
5.4有一台传热面积为12m 2的氨蒸发器。氨液的蒸发温度为0℃，被冷却水的进口温度为9.7℃、出口温度为5℃，已知蒸发器的传热量为6900W 。试计算：（1）该蒸发器的总传热系数；（2）冷却水的流量为多少。
解：（1）()()=???-?=?)(ln min max min max t t t t t 7.09℃
())/(1.812k m w A t Q h ?=??=
（2）t cq t cm Q v ?=?=ρ水
所以可得：s m q v /1049.334-?=
5.5一个管式冷凝器，其管外侧是饱和水蒸气的凝结，其管内侧是经过处理的循环水。冷凝器的管束采用外径为19 mm ，壁厚1.0mm 的黄铜管。（1）若已知管外水蒸气凝结的表面换热系数为8000 W/(m 2.K)，管内侧循环水与内表面的表面换热系数为8230 W/(m 2.K)，黄铜的导热系数为110 W/(m .K)，计算冷凝器洁净状况下的总传热系数（以管外面积为基准）；（2）若该冷凝器由230根、长度为6m 的管子组成，管外蒸汽的温度为110℃，管内循环水的平均温度为70℃，计算该冷凝器的传热量。
解：（1）
πλ
πππ2ln
1
111
212
122222d d h r h r k r ++= 得：2.3839=k
（2）J t lk r t nkA Q 8.658922302=??=?=π
5.6一个高温金属件的冷却过程进行分析和计算。金属件为平板，高2m ，宽2m ，厚0.3m ，金属材料为铬钢 Wcr=17%。金属件初始温度均匀为630℃，将其竖直放入室内进行冷却，室内空气及墙壁温度均为30℃。金属件表面发射率取0.7。计算金属件平均温度冷却到50℃所用的时间。 解：
3302/)(=+=∞w m t t t ℃
空气的物性参数：2
1078.4-?=λ 5
1026.5-?=υ
10
2
3
108186.2?=?=
υ
tl ga Gr v
())
/(15.6Pr 23
1k m w Gr c l
h c ?=???=
λ
由辐射换热系数：
()()
)/(42.43222k m w T T T T h r ?=++=∞∞ξδ
所以表面换热系数为
)/(75.492k m w h h h r c ?=+=
所以采用集中参数法可求得
s hA
cv
4167260020ln 42.4315.04607710ln
0=??-=-
=θθρτ
注意：由于不同温度下的金属材料及空气的物性参数有所不同，为了减小误差可以将金属的下降的温度分为不同的阶段进行求解。
5.7 对习题5-6，将金属件改为半径为0.3m 、长2m 的长圆柱重新计算 解：同理该题应采用集中参数来计算长圆柱的达到50度的所用的时间 由于长圆柱的特征长度和竖直平板的特征长度一样所以计算一样：
3302/)(=+=∞w m t t t ℃
空气的物性参数：2
1078.4-?=λ 5
1026.5-?=υ
102
3
108186.2?=?=
υtl ga Gr v
())/(15.6Pr 23
1k m w Gr c l
h c ?=???=
λ
由辐射换热系数：
()()
42.4322=++=∞∞T T T T h r ξδ)/(2k m w ?
所以表面换热系数为
75.49=+=r c h h h )/(2k m w ?
所以采用集中参数法可求得
s hA
cv
41672600
20ln 42.4315.04607710ln
0=??-=-
=θθρτ 由于不同温度下的金属材料及空气的物性参数有所不同，为了减小误差可以将金属的下降的温度分为不同的阶段进行求解。
5.8对习题5-6，将金属件改为半径为0.3m 的球重新计算。
解：球的特征长度为0.3m
特征温度：
3302/)(=+=∞w m t t t ℃
空气的物性参数：2
1078.4-?=λ 5
1026.5-?=υ
72
3
10512.9?=?=
υtl ga Gr v
())/(425.8Pr 23
1k m w Gr c l
h c ?=???=
λ
由辐射换热系数：
()()
42.4322=++=∞∞T T T T h r ξδ)/(2k m w ?
所以表面换热系数为
845.51=+=r c h h h )/(2k m w ?
所以采用集中参数法可求得
s hA
cv
23266600
20ln 845.511.04607710ln
0=??-=-
=θθρτ 由于不同温度下的金属材料及空气的物性参数有所不同，为了减小误差可以将金属的下降的温度分为不同的阶段进行求解。
5.9重新对例题2-2中双层玻璃窗的散热进行分析和计算。如附图所示，每块玻璃的高度为1.5m ，宽为1m ，厚度为4mm ，玻璃的导热系数为0.65 W/(m ?K)，双层玻璃间的距离为8mm 。若在晚上平均的室内、外空气温度维持在20?C 和- 7?C 。试计算在晚上通过该双层玻璃窗散热的热流量。
解：空气的导热系数)/(1051.22
k m w ?? 热阻：
=++=3
3
22111λδλδλδk 81.04 热流量：3
10282.3?=?=t kA Q J
图5-15习题5-9附图
t f1=20?
f2=-7?C
=4mm
δ1δ2=8mm
6-1 在火力发电厂的高压加热器中，从汽轮机抽出的过热蒸汽用来加热给水，过热蒸汽在加热器中先被冷却到相应的饱和温度，然后冷凝成水，最后被冷却到过冷水。试绘出冷、热流体的温度沿换热面变化曲线。
解：
6-2 一卧式冷凝器采用外径为25mm 、壁厚1.5mm 的黄铜管做成换热表面。已知管外冷凝侧的平均表面传热系数为5700 W/(m 2·K)，管内水侧的平均表面传热系数为4300 W/(m 2·K)。试计算下面两种情况下冷凝器按管子外表面计算的总传热系数：（1）管子内外表面均是洁净的；（2）考虑结垢情况，管内为海水，平均温度小于50℃，管外为干净的水蒸汽。
解：W K m /107544.15700/1h /12
40??==-
W K m d d i i /10643.222
2543001h 1240??=?=?- 黄铜的导热系数K 109W/m ?=λ
（1）管子内外表面均是洁净的情况下
K m W d d h d d d h i
i i ?=?+?+?=
?++=
--24
40
0000/5.170510643.222
25
ln 1092025.0107544.11
1ln 211
k λ
（2）考虑结垢情况，管内为海水，平均温度小于50℃，管外为干净的水蒸汽
海水的污垢热阻为：W K m R /1088.02
4ft ??=-
K m W d d R k i
ft ?=??+=
+=
-24001/01.145722
25
1088.05.170511
1
1k
6-3 有一台液—液换热器，甲、乙两种介质分别在管内、外流动。实验测得的总传热系数与两种流体流速的变化关系如附图所示。试分析该换热器的主要热阻在甲、
乙流体哪一侧？
解：主要热阻在介质乙这一侧，因为增加介质甲的流速对传热系数的影响并不大，而增加介质乙的流速则使传热系数明显上升，这说明介质乙对总热阻有举足轻重的影响。
6-4 一台1-2型壳管式换热器用来冷却12号润滑油。冷却水在管内流动，202
='t ℃，502
=''t ℃，流量为3kg/s ；热油的入口温度='1t 100℃，出口温度601=''t ℃。已知换热器总传热系数350=k W / (m 2·K)。试计算：（1）所传递的热量；（2）油的流量；（3）所需的传热面积。
解：查的润滑油的比热为)/(148.21K Kg KJ C ?= 水的比热为)/(174.42K Kg KJ C ?= 油的流量：s Kg t C t C q q m m /37.4)
60100(148.2)
2050(174.43112221=-?-??==
△△
所传递的热量：KW t C q m 66.375)2050(174.43222=-??==Φ△
℃402060t '
2''11=-=-=t t ℃5050100t ''2'1r =-=-=t t
℃△8.44)
50/40ln(50
40)/ln(t 11=-=-=
r r m t t t t
375.020*******'2'1'2''2=--=--=t t t t P 333.120
5060100'2''2''1'1=--=--=t t t t R
5.0375.0333.1=?=PR
75.0333.1/1/1==R
9.0=∴?
图6-22 习题6-3附图
介质甲的流速
k
k
介质乙的流速
℃△32.409.08.44=?=m t
所需的传热面积：
23
62.2632
.403501066.375m t k A m =??=Φ=△
6-5 有一管壳式换热器，已知换热管的内径为17mm ，外径为19mm ，单程管子的根数为50根，单程管长为4m 。热水走管程，热水的流量为33t/h ，热水的进、出口温度分别为55℃和45℃。被加热的冷水走壳程，冷水的流量为11t/h ，冷水的进、出口温度分别为15℃和45℃。若已知换热器传热系数为1200 W/(m 2·K)，试计算该换热器的面积和需要的管程数？ 解：
冷水：壳程；℃℃45;15;/056.3/11'
'1'11====t t s Kg h t q m 热水：管程，℃℃45;55;/167.9/33'
'2'22====t t s Kg h t q m
)/(4200c 21K Kg J c ?==
℃℃104555;301545min max =-=?=-=?t t
25.055
155545'2'1'2''2=--=--=t t t t P
355
454515'2''2''1'1=--=--=t t t t R
由P 与R 查表得825.0=ψ；
02.1510
30ln 10
30825.0=-?
=?m t m m m t KA t t c q t t c q ?=-=-=Φ)()('
'2'222'1''111
2'1''11136.21)(m t K t t c q A m
m =?-=∴
6-6 某顺流布置换热器的传热面积为14.5m2，用来冷却流量为8000kg/h 、比热为1800J/(kg ·K)、进口温度为100℃的润滑油，采用流量为2500kg/h 、比热为4174J/(kg ·K)、进口温度为30℃的水作为冷却介质，水在管内流过。如果传热系数为330W/(m2·K)，试用效能与传热单元数确定换热器的出口油温和水温。
解：顺流；）（；K W K m A ?==2
2m /3305.14
℃100);/(1800;/22.2/8000'111=?===t K kg J c s kg h kg q m
℃30);/(4174;/694.0/2500'
222=?===t K kg J c s kg h kg q m
756.2896;39962211==c q c q m m 756.2896)(;3996)(min max ==∴c q c q m m
根据效能-传热单元数法：
min max
min max min )(;)()(1)()(1)(exp 1c q KA NTU c q c q c q c q NTU m m m m m =+
??
?
?????????+--=其中，ε
计算的346.0=ε
又因为)()()()('
2'1min max '''min t t c q t t c q m m -=-=Φε 所以22.24)30100(346.0)()('
2'1max '''=-?=-=-t t t t ε
假设
（1）22.24)('
'1'1max '''=-=-t t t t 解得℃78.75''1=t 由于)()('
2''222''1'111t t c q t t c q m m -=-；解得℃41.63''2=t 22.2441.33'2''2＞=-t t
所以此种假设不成立
（2）22.24)('
2''2max '''=-=-t t t t ；解得℃22.54''2=t
)()('
2''222''1'111t t c q t t c q m m -=-；解得℃44.82''1=t
22.2456.17''1'1＜=-t t
所以此种假设成立
6-7 一个管壳式冷凝器，其壳程（管外侧）是饱和水蒸气的凝结，其管程（管内侧）是经过处理的循环水，冷凝器采用单管程布置。（1）若已知水蒸气的压力为1.43?105Pa （饱和温度为110℃），流量为5.0 kg/s 。现提供的循环水的进口温度为50℃，若希望循环水的出口温度低于90℃，计算全部蒸汽凝结成饱和水所需的循环水流量；（2）若冷凝器的管束采用外径为19 mm ，壁厚1.0mm 的黄铜管，设计流速为1.3m/s ，计算管内的表面换热系数；（3）若已知管外水蒸气凝结的表面换热系数为8000 W/(m2.K)，黄铜的导热系数为110 W/(m.K)，计算冷凝器洁净状况下的总传热系数（以管外面积为基准）；（4）在上面条件下，计算所需管子的根数和每单根管子的长度。
解：℃℃；90;50t )/(187.4;/9.2229;/5'
'2'221==?===t K Kg KJ c Kg KJ r s kg q m
（1）)('
2''2221t t c q r q m m -==Φ
所以s Kg t t c r q q m m /57.66)
5090(4187109.22295)(3
'
2''2212
=-???=-= （2）循环水的物性参数55.2Pr );/(668.0;/10415.02
6
=?=?=-K m W s m λν
s m u /3.1=
雷诺数5325310
415.0017
.03.1Re 6
=??==-νud 根据雷诺数的范围选取计算努赛尔数的公式
03.20255.253253023.0Pr Re 023.04.08.04.08.0=??==Nu
管内的表面换热系数)/(6.793803.202017
.0668
.02K m W Nu d
h i ?=?=
=λ
（3）
)
/(2.3631017
.0019.06.79381017.0019.0ln 1102019.0800011
1ln 211
k 20
000K m W d d h d d d h i
i i ?=?
+?+=
?++=
λ
（4）℃41.3690
11050110ln
50
90=---=
?m t ；
传热量W r q m 7
3110115.1109.22295?=??==Φ
27
334.8441
.362.363110115.1m t K A m =??=?Φ=
循环水的流动截面积2210524.03
.18.97757
.66m u q A m =?==
ρ 所以需要的根数1859.184019.014.30524
.0444
n 2
2121≈=??===
d A d A ππ 每根管的长度m d n A l 64.7019
.014.3185334.84=??==π
6-8 设计一台同心套管式换热器用于对润滑油进行冷却。已知：热油的温度为70℃，需冷却油的质量流量为0.2kg/s ，冷却水的入口温度为15℃，若希望将热油冷却到55℃以下。
6-9 在一顺流式换热器中传热系数K 与局部温差程线性关系，即t b a k ?+=，其中a 和b 为常数，t ?为任一截面上的局部温差，试证明该换热器的总传热量为
t k t k t k t k A
'
'?''?'''
'?'-'?''=Φln
式中k k '''、分别为入口段和出口段的传热系数。 证明：
''t b a k △+= ''''t b a k △+=
联立得'
'''
'''''a t
t t k t k △△△△--= 将t b a k △+=代入tdA t △△-uk )d(=得到x udA t
b a t -=+△△)
(d
将此式从A=0到x A 做积分，得：
t
t t
b a t a △△△△'
'ln
1+即
x uA t b a t t b a t a -=??
????++)/()/(ln 1''△△△△ 将此式应用于换热器流体出口处，即A A x
=处，并将a 的表达式代入，得：
x uA t k t k t k t k t -=--'
'''
'''''''''''ln t △△△△△△
另一方面按u 的定义有：
Φ-=Φ---=Φ-+Φ-=???? ??+='
'''
'2''1'2'1'2''2''1'1221
1)()(11t t t t t t t t t t c q c q u m m △△ 将此式代入上式即可得出结果。
7-1 一块厚度为δ 的平板，平板内有均匀的内热源，热源强度为Φ
&，平板一侧绝热，平板另一侧与温度为t f 的流体对流换热，且表面传热系数为h 。给出该问题的数学描写，并求解其内部的温度分布。
解：???
?
?
?
?????-=-====Φ+?
)(,0
,0022
f t t h dx dt x dx dt x dx t d λδλ 对公式
022
=Φ+?
λdx t d 进行了两次积分，得到212
2c x c x t ++Φ-=?
λ
再利用两个边界条件可得到温度分布为：
f t h
x +Φ+-Φ=
?
?
δδλ)(2t 22
7-2 厚度 2δ 的无限大平壁，物性为常数，初始时内部温度均匀为 t 0，突然将其放置于介质温度为t ∞并保持不变的流体中，两侧表面与介质之间的表面传热系数为h 。给出该问题的数学描写。
解：因为两边对称，所以只需要研究厚度为δ的情况即可，将x 轴的原点置于中心截面上
[]??
?
??
?
???????=-=??≤≤=??=??=∞=δτλτδτδτδτ
x x x x t t t h x
x t x t x t x a ),(),(0),()0()0,()
0,0(x t
t 0
022＞＜＜
7-3 一个金属的矩形长柱体（断面的尺寸为a 、b ）悬置在室内，初始情况下，其内部温度均匀且等于周围的空气温度，从某时刻起开始通电加热，通电的电流为I ，已知导体的单位长度的热阻为R ，各物性参数均为已知，现在拟确定其内部温度的变化规律。（1）对该问题作简单的分析（问题的类型，边界情况等）；（2）画出示意图，并建立坐标系，然后写出描述该物体内部温度分布的数学描写；（3）如果金属材料的导热系数很大，此时，对该问题可以作什么样的简化？ 解：（1）二维；非稳态；常物性；有均匀内热源；边界为第三类边界条件；
（2）
因为此柱体对称，所以只需要研究四分之一的柱体即可； ???
??
?
?
?
???
?
???
??-=??-==??=-=??-==??===Φ
+??+??=??);(;0,2;0;0,0);(;0,2;0;0,00)(22
22
f wy f wx f p
t t h y t b y y t y t t h x t a x x t x t t c y t x t a t λττλτττρτ
＞＞＞＞， （3）若金属材料的导热系数很大，则柱体内部的导热热阻λδ几乎可以忽略，因而任一时在某一方向上的温度接近均匀。
7-4 一厚度为50mm 的无限大平壁，其稳态温度分布为t =a +bx 2（oC ），式中a =200 oC ， b =-2000 oC/m 。若平板导热系数为45W/(m·K)，试求：（1）平壁两侧表面处的热流密度；（2）平壁中是否有内热源？为什么？如果有内热源的话，它的强度应该是多大？ 解：
由题意可得，此题可先设定为一维、常物性、稳态导热问题。
022=+λ
v
q dx t d 因为t =a +bx 2
所以bx dx t 2d =；b dx
t
2d 22= （1）两侧的热流
00200x =?=-===b dx dt
q x λ
2x m /900005.02000245b 2W dx
dt q x =???=-=-===δλλ
δ
δ
（2）3
22/18000045200022m W b dx
t d q v =??=-=-=λλ
7-5 在一厚度为50mm 的大平壁内有均匀的内热源Φ
&，平壁的导热系数为K)W/(m 5?，在这些条件下，平壁内的温度分布为2
cx bx a t ++=，在0=x 处表面温度为120℃，并且
与温度为20℃的流体进行对流换热，表面传热系数为500K)W/(m 2
?，另一个边界绝热。（1
）
X
计算平壁的内热源强度。（2）确定系数a 、b 、c ，并示意性画出平壁内的温度分布。（3）如果内热源强度不变，而外部表面传热系数减半，a 、b 、c 为多大？（4）如果外部对流换热工况不变，而内热源强度加倍，a 、b 、c 为多大？ 解：
（1）由平壁的总能量守恒可得
0)(0=+-δv f q t t h
所以360/100.105
.012020500)
(m W t t h q f v ?=-?-=
--=
）
（δ
根据边界条件：在0=x 处表面温度为120℃，可得a=120; 由)(;00t t h dx
dt
x f -=-=λ
；可得4100.1);12020(5005?=-?=?-b b 解得： 由0;
==dx
dt
x δ；可得54100.105.02100.1202b ?-=??-=-==+δδb c c ；解得： 所以2
54100.1100.1120)(x x x t ?-?+=
（3）此种情况下)/(250;/100.12
36K m W h m W q v ?=?=
在此时在x=0的温度不再是120℃； 由能量平衡得0)('
0=+-δv f q t t h ；解得℃220'
0=+=f v t h
q t δ
所以a=220
)(;0'
0t t h dx
dt x f -=-=λ
；4100.1);22020(2505?=-?=?-b b 解得： 54
100.105
.02100.1202b 0;?-=??-=-==+==δδδb c c dx dt x ；解得：；可得
（4）此时)/(500;/100.22
36K m W h m W q v ?=?=
可得0)(''0=+-δv f q t t h ；解得℃220'
'0=+=f v t h
q t δ
所以a=220；
4'
'0100.2);22020(5005)(;0?=-?=?--=-=b b t t h dx dt x f 解得：；即λ
54
100.205
.02100.2202b 0;?-=??-=-==+==δδδb c c dx dt x ；解得：；可得
7-6 为了估算人体的肌肉由于运动而引起的温升，可把肌肉看成是半径为2cm 的长圆
柱体。肌肉运动产生的热量相当于内热源，设Φ
&=5650W/m 3。肌肉表面维持在37℃。过程处于稳态，试估算由于肌肉运动所造成的最大温升。肌肉的导热系数为0.42 W/(m·K)。
解：
一维稳态导热方程
r dr dt r dr d dr dt r dr d r Φ-=??? ??=Φ+??? ??&&λλ,01，
2
12112ln 422c r c r t r c r dr dt c r dr dt r ++Φ-=+Φ-=+Φ-=λλλλλ&&&，，。
w
w w t R c c R t t t R r c dr dt r +Φ=+Φ-====∴==λλ440002
2221&&，，，；，，， ()
w
t r R R t r t +-Φ
=Φ++Φ-=∴∞λλλ4442222&&&，
最大温度发生在r=0处，
。
7-7 在外径为25mm 的管壁上装有铝制的等厚度环肋，相邻肋片中心线之间的距离s =9.5mm ，环肋的高度为H =12.5mm ，肋片的厚度为δ=0.8mm 。管壁温度t w =200℃,流体温度t f =90℃，管基及肋片与流体之间的表面传热系数为110W/(m 2·K)。试确定每米管长（包括肋片和肋基管部分）的散热量。
解：
2521003.1;9.122/m A A mm H H -?='==+='δδ 查表得238=λW/(m.K)
()31.0)(2
/1223
=??????'A h
H λ
mm H r r mm r 4.25;5.12121='+='
=
从图查得，88
.0=f η 肋片两面散热量为：
()W
t t h r r f w 15.372120=-??? ??-'
=Φπ
肋片的实际散热量为：
℃35.142
.0402.0565042
2max
0=??=Φ=?=-λR t t t w &
W
f 7.320=Φ=Φη
两肋片间基管散热量：
()1051
;021.921==
=-=Φ's n W s r t t h f w π
总散热量为：
()W n Z 8.4382=Φ'+Φ=Φ
7-8 如图所示一个用纯铝制成的圆锥的截面。其圆形横截面的直径为2
/1ax
D =，其中
1/2m 5.0=a ，小端位于mm 251=x 处，大端位于m m 1252
=x 处。端部温度分别为600K 和
400K ，侧面绝热良好。（1）做一维假定，推导用符号形式表示的温度表达式并画出温度分布示意图。（2）计算导热热流量。 解：
(1)dx
dt x a dx dt ax dx dt D dx dt A 44)(4222/12πλπλπλλ-=-=-=-=Φ 即
dt x
dx
a -=?Φ24λπ 两边进行积分：
??-=Φ
t t x
dt x dx a 11x 2
4λπ 得：1
2
1ln 4)(x x
a t x t λπΦ-
= (2)纯铝在此温度下)/(236K m W ?=λ
1
2
212ln
4x x a t t λπΦ-
= 解得
7-9 有一用砖砌成的烟气通道，其截面形状如附图所示。已知内、外壁温分别为t 1=80℃、t 2=25℃，砖的导热系数为1.5 W/(m·K)，试确定每米长烟道上的散热量。 解：
查形状因子的表得155.8)
5
.01
08.1ln(1
14.32)08.1ln(2=???==d l h
S π
图7-21习题7-8附图
图7-22习题7-9附图
2
5755.4W ln
4)(122
21=-=Φx x a t t λπ
W t t S 95.7332080155.85.1)(21=-??=-=Φ）（λ
7-10 设有如附图所示的一个无内热源的二维稳态导热物体，其上凹面、下表面分别维持在均匀温度t1和t2，其余表面绝热。试（1）画出等温线分布的示意图；（2）说明材料的导热系数是否对温度分布有影响。 解：
这是稳态无内热源的导热问题，所以控制方程中无λ，边界条件为第一类和第二类，方程中均无λ，所以温度场分布与λ无关。
图7-23习题7-10附图
t 1
t 2
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。
07-11 华电传热真题
2007年华电研究生入学考试（传热学A） 一、选择填空（可多选）（每题5分，共75分） 1.靠得非常近的两个等面积平行大平板，可以近似认为它们之间的角系数是（） A.0.5 B. 1 C.0 D.0.25 2.某电缆外包裹导热系数是0.1W/（m-K）的绝缘层，绝缘层外表面与周围环境间表面传热系数是W/(m2.C)，则它的临界绝缘直径是（） A.11mm B.22mm C.27mm D.44mm 3.半径为R的钢球，与周围环境间的表面传热系数是h,自身导热系数为m，则可以采用集总参数法分析钢球非稳态温度场变化规律的条件是（） A.hR/m<0.1 B. hR/m<0.2 C. hR/m<0.05 D.hR/m<0.0333 4.管槽内流体层流流动与湍流流动分界点的临界Re数一般取做（） A.4500 B.10000 C.2300 D.1600 5.二氧化碳被称作温室效应气体，是因为二氧化碳（） A.具有辐射和吸收能力的光带均位与红外线的波长范围 B.具有辐射和吸收能力的光带均为与可见光的波长范围 C.具有在整个波长范围内连续吸收和辐射热量的能力 D.在整个波长范围内呈现透明体的性质 6.下列说法中正确的是（） A.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越大越好 B.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越小越好 C.热电偶的性能与其时间常数无关 D.热电偶只在测量稳态温度场时才考虑时间常数的影响 7.为了更好地起到削减辐射换热的作用，插入两个辐射换热表面间的遮热板，其发射率（） A.越大越好 B.越小越好 C.与辐射换热量无关 D.与其他换热表面发射率相等 8.采用肋片强化通过壁面的传热，肋片应该加在 A.热阻较大的一侧 B.热阻较小的一侧 C.温度较高的一侧 D.温度较低的一侧
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
最新工程传热学试题及其答案
工程传热学试题及其 答案
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热
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.
武汉科技大学2019年工程传热学(A卷答案)
姓名 ： 报 考 专 业 ： 准考 证号码 ： 密 封 线 内 不 要 写 题 2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题 科目名称：工程传热学（ A 卷□B 卷）科目代码：849 考试时间：3 小时 满分150分 可使用的常用工具：□无 √计算器 □直尺 □圆规（请在使用工具前打√） A 卷答案 一、填空题(共8小题，每小题2分，共16分) 1. (2分) 三种基本的热传递方式是热传导、 和 。 答：热对流、热辐射。 (2分) 2. (2分) 大多数纯金属的热导率随温度的升高而 ，大部分合金的热导率随温度的升高而 。 答：减小、增大。 (2分) 3. (2分) 对多层等厚度圆筒壁传热，通过每层的热流密度 ，通过每层单位管长的热流密度 。 答：不相等、相等。 (2分) 4. (2分) 发生相变的传热过程可分为_______传热和________传热。 答：（蒸汽）凝结、（液体）沸腾。 (2分) 5. (2分) 牛顿冷却定律适用于 传热，兰贝特余弦定律适用于 传热。 答：对流、辐射。 (2分) 6. (2分) 导热和对流传热的传热速率与温度差的 次方成正比，而热辐射的传热速率与温度差的 次方成正比。 答：一、四。 (2分) 7. (2分) 可见光的光谱一般为 微米，太阳光的光谱一般为 微米。 答：0.38-0.76、0.2-3。 (2分) 8. (2分) 土壤温度场具有的两种特性为： 和 。 答：衰减、延迟。(2分) 二、名词解释(共4小题，每小题5 分，共20分) 1、（5分）综合温度 工程上把室外空气与太阳辐射两者对围护结构的共同作用，用一个假想的温度来衡量，这个温度就叫综合温度。 2、（5分）定向辐射强度 在某给定辐射方向上，单位时间、单位可见辐射面积、在单位立体角内所发射全部波长的能量称为定向辐射强度。 3、（5分）灰体 假如某种物体的光谱发射率不随波长发生变化，则这种物体称为灰体。
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
工程传热学课后题答案word资料17页
第一章作业 1-1对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不 同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数， 应采用哪一种布置？ 解：（a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。 （b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流 和热辐射。 所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数， 应采用（a ）布置。 1-7一炉子的炉墙厚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520℃及50℃。 试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 每天用煤 1-9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 1-14宇宙空间可近似的看作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：航天器单位表面上的换热量 2484241/155)250(1067.57.0)(m w T T Q =???=-=-εσ 1-27附图所示的空腔由两个平行黑体表面组 成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。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，平板的平均导热系数λ=17.5w/m ? K ，试问在稳态工况下表面3的t w3温度为多少？ 解： 表面1到表面2的辐射换热量=表面2到表面3的导热量 第二章作业 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)。已知λA =0.1 w/m ?K ，λB =0.06 w/m ?K 。烘箱内空气温度 t f1=400℃，内壁面的总表面传热系数h 1=50 w/m 2?K 。为安全起见，希望烘箱炉门 的外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度t f2=25℃，外表面总表面传热系数h 2=9.5 w/m 2?K 。 解：按热平衡关系，有： 由此得，δB =0.0396m δA =2δB =0.0792 m t w3 ε=1.0 t w2=127℃ t w1=27℃ δ h 1 t f1 h 2 t f2 t δA δ B
华电北京考研传热学简答题汇总
传热学考试知识点 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指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方式。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。对流两大类：自然对流与强制对流。 影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。
首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。 主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？ 灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。 10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？ 气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的 11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？ 平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。 纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所不同。 12边界层，边界层理论 边界层理论：（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的影响，在主流区可视作理想流体流动。（2）边界层厚度远小于壁面尺寸（3）边界层内流动状态分为层流与紊流，紊流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。 13液体发生大容器饱和沸腾时，随着壁面过热度的增高，会出
最新工程传热学答案
工程传热学答案
工程传热学答案 一、单项选择题(每小题2分，共20分) 1.A 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D 7.B 8.B 9.D 10.A 二、填空题(每小题2分，共20分) 11.冷热流体(或热、冷流体)温度差为1°C 时的传热热流密度(若答成“表示传热过程强烈程度的物理量”也可算对)， W/(m 2·K)(或W/(m 2·°C))。 12.流动状态 流动起因 流体物性 流体相变情况 13.珠状凝结 膜状凝结 膜状凝结 (次序不可颠倒) 14.0.025(m 2·K)/W (数据和单位各1分) 15.60W/(m 2·K) (数据和单位各1分) 16.物体表面与周围介质之间的换热情况 17.导热微分方程 18.△tm=φ△t m 逆，φ为温差修正系数 19.灰漫表面(答成“灰表面”也算对) F -1εε 20.(1)对波长有选择性 (2)在整个容积中进行。 三、名词解释(每小题3分，共18分) 21.传热过程是指热量由固体壁面一侧的热流体通过壁面传给另一侧的冷流体的过程。 22.对流换热时，在传热壁面附近形成的一层温度有很大变化(或温度变化率很大)的 薄层。 23.肋侧表面总的实际换热量与肋侧壁温均为肋基温度的理想散热量之比。 (或答成η=(F ′2+ηf F 2″)/F 2也可，但需对符号加以说明才能算全对) 24.吸收率与波长无关的物体称为灰体。 25.换热器的实际传热量与最大可能传热量之比，称为换热器的效能。 26.冷、热两种流体被固体壁面隔开，各自在一侧流动，热量通过固体壁面由热流体传给 冷流体的换热设备称为间壁式换热器。 四、简答题(每小题9分，共18分) 27.(1)在入口段，边界层有一个形成的过程，一般由薄变厚， (2)边界层的变化引起换热系数的变化，一般由大变小，考虑到流型的变化，局部长度 上可有波动，但总体上在入口段的换热较强(管长修正系数大于1)。 (3)当l/d>50(或60)时，短管的上述影响可忽略不计。当l/d<50(或60)时，则必须考虑入 口段的影响。 28.(1)在辐射换热表面之间插入金属(或固体)薄板，称为遮热板。 (2)其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增 大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。 (3)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑 度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1/2，若采用黑度较小的遮热板，则 效果更为显著。 五、计算题(每小题12分，共24分) 29.解：(1)单位面积散热损失： q=22112w 1w t t λδ+λδ-=5.01.08.02.050700+-=1444.4W/m2
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)
工程的热力学和传热学课后答案详解(前五章的)
第一篇工程热力学 第一章基本概念 一．基本概念 系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环： 二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？ 错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度? 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化? 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热 水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。 （1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。 （1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换 （3）绝热系统。 图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。 （1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。 耗散效应 （2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。可逆 （3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。 可逆 （4）100℃的水和15℃的水混合。 有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高 于室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力； （2）表C的读数； （3）圆筒顶面所受的作用力。 图1-2 第二章热力学第一定律 一．基本概念
《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。
华北电力大学(保定)优势专业排名,2019年华北电力大学(保定)最好的专业排名.doc
华北电力大学(保定)优势专业排名,2019年华北电力大学(保定)最好的专业排名 华北电力大学(保定)优势专业排名,华北电力大学(保定)最好的专业排名 电气工程及其自动化专业共有768人认为华北电力大学(保定)的电气工程及其自动化专业不错，推荐就读指数为 4.9[满分5.0]。下面是电气工程及其自动化专业的详细介绍： 专业类别毕业五年平均薪资工作地点男女比例电气类￥6842 薪酬超过56%的专业上海市 14%在上海市工作男生较多 男83%-女17%培养目标：本专业培养能够从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域工作的宽口径复合型高级工程技术人才。 就业方向：电气工程及其自动化专业毕业生主要从事与电气工程有关的系统运行、自动控制、电力电子技术、信息处理、试验分析、研制开发、经济管理以及电子与计算机技术应用等领域的工作。电气自动化在工厂里应用比较广泛。最好的是电业局。然后是设计院。最艰苦的是工程局。
2热能与动力工程专业共有362人认为华北电力大学(保定)的热能与动力工程专业不错，推荐就读指数为4.4[满分5.0]。下面是热能与动力工程专业的详细介绍： 培养目标：本专业培养具备热能工程、传热学、流体力学、动力机械、动力工程等方面基础知识，能在国民经济各部门，从事动力机械(如热力发动机、流体机械、水力机械)的动力工程(如热电厂工程、水电动力工程、制冷及低温工程、空调工程)的设计、制造、运行、管理、实验研究和安装、开发、营销等方面的高级工程技术人才。 就业方向：热能与动力工程专业学生毕业后可在国民经济各部门从事动力机械（如热力发动机、流体机械、水利机械）和动力工程（如热电厂工程、水电动力工程、制冷及低温工程、空调工程）的设计、制造、运行、管理、研究、开发、营销等方面工作。 3自动化专业共有283人认为华北电力大学(保定)的自动化专业不错，推荐就读指数为4.3[满分5.0]。下面是自动化专业的详细介绍： 专业类别毕业五年平均薪资工作地点男女比例自动化类￥7095 薪酬超过65%的专业北京市 16%在北京市工作男生较多 男81%-女19%培养目标：本专业培养的学生要具备电工技
工程传热学 习题解答 华中科技大学 许国良版 (5-7章)
《工程传热学》习题解析 华中科大许国良版（5-7章） 适用于以下版本教材（题号按中国电力出版社版，华中科大出版社版本题号需微调） 5-4解：（1）当以同样流速流过两管时，21u u = 871.022 1Re Re Pr Re 23.08 .0128 .02121218 .021*******.0=?=??? ? ??=????? ??==== d d d d h h d d l Nu l Nu h h hl Nu n λ （2）当以同样质量流量流过两管时，21Q Q = 287.02 1 2 12124141//5 .08 .0128 .022112112221121=? =? ?? ? ???=??? ? ??=? ===d d d u d u h h A A A Q A Q u u 5-9解： （1） 定性温度452 ' ''=+= f f f t t t ℃ 查45℃水的物性参数有： s m kg s m v K m W K kg kJ Cp m kg ??==?=?=?==--/104.601,93.3Pr /10608.0),/(642.0),/(174.4,/2.9906 263μλρ
15=w t ℃时：46 3 1095.310 608.010202.1Re ?=???===--v d d υμρυ为紊流流动 则λ hd Nu n = =Pr Re 023.08 .0因为是被加热，所以n 取0.4 K m W h h ?=????=??-24.08.043 /1.607193.3)1095.3(023.0642 .01020 （2） 定性温度452 ' ''=+= f f f t t t ℃，物性参数与（1）相同，因为是被冷却，所以n 取 0.3 λ hd Nu = =3.08.0Pr Re 023.0 K m W h h ?=????=??-23.08.043 /5.529493.3)1095.3(023.0642 .01020 h 不同是因为：一个是被加热，一个是被冷却，速度分布受温度分布影响，Nu 不同。 5-11解：设暂取入口水温度为定性温度 60=t ℃时，物性参数为： 8 .16256415.0Re 99 .2Pr /10478.0,/109.65,/179.4,/1.9832623=?===?=??=?==-ρ πλρdv v ud s m v K m W K kg kJ Cp m kg 所以为紊流。 K m W h hd Nu ??=?= =233.08.0/1097.1Pr Re 023.0λ 由热平衡关系式4.42)(4 1)('''''2 =?-= -f f f m f w t t t Cp u d t t dl h ρππ℃ 2.512 ' ''=+= f f f t t t ℃ 查物性参数： K m W m kg s m v K kg kJ Cp ?===?=?=-/6493.0474 .3Pr ,/5.987,/10547.0,/175.4326λρ 9.14142Re =为紊流 K m W h ?=?2/15.1815 4.43''=f t ℃ 7.512 ' ''=+=f f f t t t ℃ 则s t L d b l t t t dl h s s w f 3363)41()(2 2 =?- =-πρπ 5-15解：定性温度102 20 0=+=m t ℃
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