工程传热学 习题解答 华中科技大学 许国良版 (5-7章)
传热学第五版部分习题解答(5-7章)
《传热学》第五版部分习题解答第五章5-13 解:本题应指出是何种流体外掠平板，设是水外掠平板。
由60=m t ℃，查附录3 饱和水的热物理性质表得：610478.0-⨯=v m 2/s ，99.2=r p561082.210478.015.09.0Re ⨯=⨯⨯=⋅=-∞v x u x 41.11015.0)1082.2(0.5Re 0.5321521=⨯⨯⨯⨯==---x xδ mm98.099.241.13131=⨯==--rt p δδ mm5-18 解：55230802=+=+=wf m t t t ℃ 由附录2 ，查得空气的热物性参数为：210865.2-⨯=λW/(m.K) 61046.18-⨯=v m 2/s ， 697.0=r p5561051033.41046.188.010Re ⨯<⨯=⨯⨯=⋅=-∞v l u c 所以，此流动换热为层流换热。
923.0101046.18105Re 65=⨯⨯⨯=⋅=-∞u v x c c m46.6)697.0()105(923.010865.2332.0332.03121523121Re =⨯⨯⨯⨯⨯==-r c x h p c c λW/(m 2.K)94.6)697.0()1033.4(8.010865.2332.0332.03121523121Re=⨯⨯⨯⨯⨯==-r lh p l λW/(m 2.K)88.1364.922=⨯==l h h W/(m 2.K)2.555)3080(18.088.13=-⨯⨯⨯=∆=Φt hA W5-23 解： (注意：本题可不做)参考课本p126页（15）到（5-33）式。
2t a by cy =-+；0,w y t t ==；220wd t dy ⎛⎫= ⎪⎝⎭；,t f y t t δ==得到w f w f tt t yt t θθδ-==-，代入速度场和该温度场于能量积分方程()0tf wd t u t t dy a dx y δ⎛⎫∂-= ⎪∂⎝⎭⎰，并且设t δςδ=，略去ς的高阶项，可以得到ς的表达式，进而得到t δ的表达式。
第四版传热学第五、六,七 八 章习题解答
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σα22x A ，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：=∂∆∂-=yyt th λ（5—4）)()(f w t t h h t-=∂∂-λ （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：x xRe 1~δ解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为：221xy u v dx d y u v x y u ∂+-=∂∂+∂∂ρρ 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δ则有2211111111δρδδv +⨯-=⨯+⨯ 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v 必须是2δ量级。
传热学第七章答案..
第七章思考题1。
什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结？膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？ 答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结，膜状凝结的主要热阻在液膜层，凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结。
2．在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8条假定中，最主要的简化假定是哪两条?答：第3条，忽略液膜惯性力，使动量方程得以简化；第5条，膜内温度是线性的，即 膜内只有导热而无对流，简化了能量方程。
3．有人说,在其他条件相同的情况下．水平管外的凝结换热一定比竖直管强烈，这一说法一定成立?答；这一说法不一定成立,要看管的长径比。
4．为什么水平管外凝结换热只介绍层流的准则式?常压下的水蒸气在10=-=∆w s t t t ℃的水平管外凝结，如果要使液膜中出现湍流，试近似地估计一下水平管的直径要多大? 答：因为换热管径通常较小,水平管外凝结换热一般在层流范围。
对于水平横圆管：()r t t dh R w s e ηπ-=4()4132729.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=w s t t d gr h ηλρ临界雷诺数()()1600161.9Re 434541324343=-=rg t t dw s c ηλρ由100=s t ℃,查表：kg kJ r /2257= 由95=p t ℃，查表:3/85.961m kg =ρ ()K m W •=/6815.0λ()s m kg •⨯=-/107.2986η ()()mg t t rd w s 07.23.976313235=-=λρη即水平管管径达到2。
07m 时,流动状态才过渡到湍流。
5．试说明大容器沸腾的t q ∆~曲线中各部分的换热机理。
6．对于热流密度可控及壁面温度可控的两种换热情形，分别说明控制热流密度小于临界热流密度及温差小于临界温差的意义，并针对上述两种情形分别举出一个工程应用实例。
答：对于热流密度可控的设备，如电加热器，控制热流密度小于临界热流密度，是为了防止设备被烧毁,对于壁温可控的设备，如冷凝蒸发器,控制温差小于临界温差，是为了防止设备换热量下降。
华中科技大学工程传热学课后习题答案
45 2.5 2
100 80 150 KW 0.03
150 10 3 q 30 KW / m 2 A 2.5 2
1-6 一单层玻璃窗， 高 1.2m， 宽 1.5 m， 玻璃厚 0.3 mm， 玻璃导热系数为 = 1.05 W/(mK)，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 流换热的表面传热系数分别为 h1 = 5.5 W/(m2K) 和 h2 = 20 W/(m2K)，试求玻 璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。
0 1 2 0.00378 0.00267 0.02646 0.03745 21.92% 0.02915 0.02915 0
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λ A=0.1 w/m•K，λB=0.06 w/m•K。烘箱内空气温度 tf1=400℃，内壁面的总表面 传热系数 h1=50 w/m2•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 tf2=25℃，外表面总表面传热系数 h2=9.5 w/m2•K。
2-13 一直径为 30mm、 壁温为 100℃的管子向温度为 20℃的环境散热， 热损失率 为 100W/m。为把热损失减小到 50W/m，有两种材料可以同时被利用。材料 A 的导热系数为 0.5 w/m•K，可利用度为 3.14×10-3m3/m；材料 B 的导热系数为 0.1 w/m•K，可利用度为 4.0×10-3m3/m。试分析如何敷设这两种材料才能达到 上要求。假设敷设这两种材料后，外表面与环境间的表面传热系数与原来一样。
工程传热学知到章节答案智慧树2023年华中科技大学
工程传热学知到章节测试答案智慧树2023年最新华中科技大学第一章测试1.传热学是研究温差作用下热量传递规律的科学。
（）参考答案:对2.传热系数与导热系数的单位不同。
（）参考答案:对3.物体的导热系数越大，热扩散率就一定越大。
（）参考答案:错4.导热系数的物理意义是什么？（）参考答案:表明材料导热能力的强弱。
5.以下材料中，导热系数较大的是（）参考答案:纯铜6.物体不论（）高低，都在相互辐射能量，只是辐射能量的大小不同。
参考答案:温度7.工程中常遇到热量从固体壁面一侧的高温流体，通过固体壁面传递给另一侧低温流体的过程，称为（）。
参考答案:传热过程8.热量传递的三种基本方式为（）参考答案:热传导;热辐射;热对流9.下列哪几种传热方式不需要有物体的宏观运动？（）参考答案:热辐射;热传导10.下列各参数中，属于物性参数的是？（）参考答案:热扩散率;密度;热导率第二章测试1.下列哪些种传热过程是由于物体的宏观运动导致? ( )参考答案:对流;复合传热2.热流密度方向与等温线的法线方向总是处在同一条直线上。
( )参考答案:对3.通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈分布规律。
( )参考答案:对数曲线4.在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为60℃，三层热阻之比Rλ1 ：Rλ2 ：Rλ3=1：3：8，则各层的温度降为。
( )参考答案:5℃、15℃、40℃5.若已知某种气体的密度为0.617kg/m3，比热为1.122kJ/(kg K)，导热系数为0.0484W/(m K) ，则其导温系数是89.9 错10-6m2／s。
( )参考答案:错6.稳态温度场中温度处处均匀。
( )参考答案:错7.第一类，第二类和第三类边界条件分别可以用下列哪些数学表达式表达。
①②③( )参考答案:①②③8.已知平壁的两个壁面的温差是30℃，材料的导热系数是50W/(m K)，通过的热流密度是600W/m2，则该平壁的壁厚是多少? ( )参考答案:2.5m9.通过圆筒壁的一维稳态导热时，单位面积上的热流密度是处处相等的。
传热学第五版课后习题答案
传热学习题_建工版V0-14 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/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。
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wf hA t=h A(tt )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. 038W/(m ·K)。
传热学第五版课后习题答案(1)
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
q
gradt
t x
i
t y
虽说计算前两项后计算精度提高了，但 11.9 ºC 和例 3-1 的结果 11.8 ºC 相差很小。说明计算一项 已经比较精确。
4-4 一无限大平壁，其厚度为 0.3m，导热系数为 = 36.4 w m* k 。平壁两侧表面均给定为第三类边界条 件 ， 即 h1 = 60 w m2 * k ， t f1 = 25°C ； h2 = 300 w m2 * k ， t f2 = 215°C 。当平 壁中具有均 匀内热源 qv = 2×105W / m3 时， 试计算沿平壁厚度的稳态温度分布。（提示：取 Δx=0.06m）
A
40 1 0.003
ml 45.910.016 0.7344
th(ml)=th(0.734) 0.6255
11
f
th( ml ) 0.6255
ml
0.7344
85.2%
例题 3-1 一无限大平壁厚度为 0.5m， 已知平壁的热
物 性 参 数 =0.815W/(mk), c=0.839kJ/(kg.k),
的 h=73(W/m².k)，热流密度 q=5110w/ m², 是确定管
壁温度及热流量 Ø。
解：热流量
qA=q( dl)=5110(3.14 0.05 2.5)
=2005.675(W)
又根据牛顿冷却公式
传热学课后习题答案
传热学课后习题答案第一章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12m2，厚度为260mm，平均导热系数为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。
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/(m2·K)，壁面厚，导热系数W/(m·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m2·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；(2)h1??；(3) h2?? 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/m2。
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)。
42400?3?10?3q??t?t??111???21?1解：℃?tq??2-2 一冷藏室的墙钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为、152mm及，导热系数分别为45 W/(m·K)、W/(m·K)及W/(m·K)。
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G1 J2 Eb2 (1/ 2 1)q1,2 Eb2 2.32104W / m2
————————————————————————————————————
第二种：一板温度为 527℃，一板为 27℃
（1）板 1 的本身辐射 E1 Eb1 0.8 5.67 10 8 18579 W / m2
则 A1 X 1,2 A2 X 2,1 ，因 X 1,2 1, 所以 X 2,1 A1 / A2 ，于是有：
（a）
X 2,1
2(W
W / 2) / sin
s in
（b）
X 2,1
W 2H W
（c）
X 2,1
2H
W W
/ sin
7-3 解：第一种：两板温度都为 527℃。
（1）板 1 的本身辐射 E1 Eb1 0.8 5.67 10 8 (527 273)4 18579 W / m2
（2）
定性温度 t f
t
' f
t
'' f
2
45 ℃，物性参数与（1）相同，因为是被冷却，所以 n 取
0.3
Nu 0.023Re0.8 Pr0.3 hd
h 20 10 3 0.023 (3.95 10 4 )0.8 3.930.3 h 5294 .5W / m2 K 0.642
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。
5-9 解：
（1）
定性温度 t f
t
' f
t
'' f
2
45 ℃
查 45℃水的物性参数有：
990.2kg / m3 ,Cp 4.174kJ /(kg K), 0.642W /(m K),v 0.608106 m2 / s Pr 3.93, 601.4 106 kg / m s
tw
5-11 解：设暂取入口水温度为定性温度
t 60 ℃时，物性参数为： 983.1kg / m3 ,Cp 4.179kJ / kg K, 65.9 102W / m K, v 0.478106 m2 / s Pr 2.99 Re ud 0.15 4 16256.8
v dv
所以为紊流。
Q 11
Eb1 Eb2 1 12
145 .8W / m
1 A1 A1 X1,2 2 A2
得到T 453.8K
7-13 半径不等的：
（1）查图得 X 1,2 0.18 ，故 X 2,1 0.08
所以两黑体间的辐射换热量 Q1,2 A2 X 2,1 (T24 T14 ) 101.2W
《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， u1 u2
Nu hl 0.23Re0.8 Prn
h1 h2
Nu1l2 Nu 2 l1
Re1 Re 2
0.8
d1 d2
(Gr Pr) m
gtl 3 v2
Prm
9.8 1 115 0.33 273 92.5 (22.4 10 6 )2
1.14 10 8
10 9 为层流
取
Nu
0.59(Gr Pr)1m/ 4
h2l
h2
6.4W
/(m 2
K)
由题意知 h1 8.52W / m2 K P htA 14.92115 0.09 309W
（2）两板之间的辐射换热量
q1,2
Eb1 Eb2 15176 .7W 1/ 1 1/ 2 1
/ m2
（3）板 1 的有效辐射 J1 Eb1 (1/ 1 1)q1,2 19430W / m2
（4）板 1 的反射辐射 1 J1 E1
1 1943018579 851W / m2
（5）对板 1 的投入辐射及板 2 的有效辐射
为层流流动。
则 Nux
0.664 Re 0.5
Pr1/ 3
hl
h
9.67W
/ m2
K
则由对流而散失热量 Q hAt 9.67 1 20 193W
5-25 解： tw 150 ℃ 查得 t 80 ℃空气的物性参数： 1.000kg / m3 ,Cp 1.009kJ / kg K, 3.05102W / m K, 21.1106 kg / m s v 21.09 106 m2 / s, Pr 0.692
Re 14142.9 为紊流
h 1815.15W / m2 K
t
'' f
43.4 ℃
tf
t
' f
t
'' f
2
51.7 ℃
则 hdl(t f
tw )t
sl(b2
1 4
d
2
)Ls
t
3363s
5-15 解：定性温度 tm
0 20 2
10 ℃
查 10℃空气的物性参数：
1.247 kg / m3 ,Cp 1.005 kJ / kg K , Pr 0.705, 2.51 10 2W / m K 17.6 10 6 kg / m s, v 14.16 10 6 m2 / s Re ul 4.2 10 5 5 10 5
——————————————————————————————————————
T 3000K ， 2T2 2.5 3000 7500 m K ， Fb(02) 83.46% 1T1 0.3 3000 900 m K ， Fb(01) 0.02907 % 所以 0.9 (83.46 0.02907) 75.088% 6-14 解： dQp LpdA1 cosd
则自然对流散热量 Q hdlt 2.564 3.14 275 10 3 1.75 10 38.77W
一天二十四小时总散热量 Q总 38.77 24 3600 3349 .4kJ
3349.4kJ 5440kJ
5-36 解：定性温度 tm
35 150 2
92.5 ℃
查空气物性参数得： v 22.4 10 6 m2 / s, 3.15 10 2W / m K, Pr 0.69
Q 800 (0.775 0.028) 642.4W 总吸收率： 642.4 / 800 80.3%
6-13 解：按定义，穿透比
01 Eb (,Tb )d 0T 4
2 11
0.9Eb
(
,
Tb
)d
0T 4
0.9[Fb(02 )
Fb(01) ]
T 5800K ， 2T2 2.5 5800 14500 m K ， Fb(02) 96.57%
6-3 解：可见光波长范围 0.38 ~ 0.76m
1T 0.38 5800 2204 m K
2T 0.76 5800 4408 m K
Fb(01) 10.19%
Fb(0 2) 55.04%
Fb(1 2) 44.85%
6-10 解：由普朗特定律得：
108
3.742 1016 (0.7 106 )5
1.4388102
e
1 0.7106 T
所以T 1213.4K
该温度下，黑体辐射力 Eb 5.67 10 8 1213 .44 122913 W / m2
辐射炉的加热功率为： 4 104 122913 49.2W
由普朗特定律得：
108
3.742 1016 (0.7 106 )5
1.4388102
1T1 0.3 5800 1740 m K ， Fb(01) 3.296 %
所以 0.9 (0.9657 0.03296) 83.95%
T 300K ， 2T2 2.5 300 750 m K ， Fb(02) 0.0242 % 1T1 0.3 300 90m K ， Fb(01) 0.0029 % 所以 0.9 (0.0242 0.0029) 0.0192%
e
1 0.7106 T
所以T 670.4K 该温度下，黑体辐射力 Eb 5.67 10 8 670 .44 11453 W / m2
辐射炉的加热功率为： 4 104 11453 4.58W
6-12 解：
1.4
q1 0 0.9Eb (5800 )d
q2 1.4 0.2Eb (5800 )d
G1 J2 Eb2 (1/ 2 1)q1,2 4250W / m2
7-11 解：（1）屏的套管间的辐射换热量
Q
Eb1 Eb2
145.8W / m
1 1 1 2(1 3 ) 1 1 2
1 A1 A1 X1,3
3 A3
A3 X 3,2 2 A2
（2）辐射屏的温度为T2 ，由热平衡方程
Acos 3.1416 0.012 1
d r 2
2l 2
2 4.443 10 4 sr
LP Eb / Eb 5.67 104W / m2
dQp
3.14161.815103
0.8
Eb (dA1 cos)d 5.67104 4104 4.443104 / 2
7-1 解：对三种情况，在开口处作一假想表面，设表面积为 A1 ，而其余沟槽表面为 A2 。
h1 h2
d1 d2
0.8
d2 d1
1 20.8 2
0.871
（2）当以同样质量流量流过两管时， Q1 Q2
u1 Q1 / A1 A2 1 u2 Q2 / A2 A1 4
h1 h2
0.8
u1d1 u2d2
d2 d1
1 20.8 1 4 2
1 0.5 1 22
0.287
则Gr
g (tw t )L3 v2