传热学课后标记题目答案1-9

第一章

1-8 热水瓶胆剖面的示意图如附图所示。瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了反射率很低的银。试分析热水瓶具有保温作用的原因。如果不小心破坏了瓶胆上抽气口处的密闭性，这会影响保温效果吗？

解：保温作用的原因：内胆外壁外胆内壁涂了反射率很低的银，则通过内外胆向外辐射的热量很少，抽真空是为了减少内外胆之间的气体介质，以减少其对流换热的作用。如果密闭性破坏，空气进入两层夹缝中形成了内外胆之间的对流传热，从而保温瓶的保温效果降低。

1-10 一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为202

m ，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

KW t A Q 2.7513.0)

50520(2004.1=-⨯⨯=∆=

δλ

每天用煤

d Kg /9.3101009.22

.753600244

=⨯⨯⨯

1-16为了说明冬天空气的温度以及风速对人体冷暖感觉的影响，欧美国家的天气预报中普遍采

用风冷温度的概念（wind-chill temperature ）。风冷温度是一个当量的环境温度，当人处于静止空气的风冷温度下时其散热量与人处于实际气温、实际风速下的散热量相同。从散热计算的角度可以将人体简化为直径为25cm 、高175cm 、表面温度为30℃的圆柱体，试计算当表面传热系数为(

)

K m W 2

/15时人体在温度为20℃的静止空气中的散热量。如果在一个有风的日子，表面传热系数增加到(

)

K m W 2

/50，人体的散热量又是多少？此时风冷温度是多少？

1-19 在1-14题目中，如果把芯片及底板置于一个封闭的机壳内，机壳的平均温度为20℃，芯片的表面黑度为0.9，其余条件不变，试确定芯片的最大允许功率。

解：(

)

00014.0])27320()27385[(1067.59.04

484

241⨯+-+⨯⨯-=Φ-＝辐射

T T A σε P 辐射对流＋ΦΦ＝1.657W

1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/(m

2

.K)，壁面厚δ＝2.5mm ，

)./(5.46K m W =λ水侧表面传热系数58002=h W/(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：;010526.01

11==

h R ;10376.55.460025.052-⨯===λδR ;10724.1580011423-⨯===

h R

则

λδ++=

21111

h h K ＝94.7)./(2K m W ，应强化气体侧表面传热。 第二章

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)./(K m W ,0. 07)./(K m W 及0.1)./(K m W 。冷藏室的有效换热面积为37.22

m ，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1.5)./(2

K m W 及2.5)./(2

K m W 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

332211212

111λδλδλδ++++-⨯

=Φh h t t A ＝2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11)

2(30⨯+

+++--

＝357.14W

357.14×3600＝1285.6KJ

2-7如附图所示的不锈钢平底锅置于电器灶具上被加热，灶具的功率为1000W ，其中85％用于加热平底锅。锅底厚δ=3㎜，平底部分直径d=200㎜，不锈刚的导热系数λ=18W/（m ·K ），锅内汤料与锅底的对流传热表面传热系数为2500W/（㎡·K ），流体平均温度t f =95℃。试列出锅底导热的数学描写，并计算锅底两表面的温度。 解：

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0.11)./(K m W 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

()

()()2

2312121/ln /ln 2λλπd d d d t t l Z +-=

Φ

代入数据得到 W Z 25.168=Φ

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

()()W

d d t t l 33.72/ln 2121211=-='

Φλπ

()()W

d d t t l 29.358/ln 22

23212=-='

Φλπ

因为z Φ>'

Φ+'Φ21

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。 2-22 一个储液氨的容器近似的看成为内径为300mm 的圆球。球外包有厚为30mm 的多层结构

的隔热材料。隔热材料沿半径方向的当量导热系数为

)./(108.14

K m W -⨯，球内液氨的温度为-195.6℃，室温为25℃，液氨的相变热为199.6kJ/kg 。试估算在上述条件下液氨每天的蒸发量。