传热学课后习题答案电子教案
传热学课后答案(完结版)
2
tw2
3
tw1 tw 2 q2 1 2 3 1 2 3
再由：
tw1
λ
λ 3
tw2
q1
q2 0.2q1 ，有
tw1 tw 2 t t 0.2 w1 w 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3
得：
3 43 (
'2 3 2 5 6 2 R 0.265m k / W 2 3 0.65 0.024
"
由计算可知，双 Low-e 膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双 Low-e 膜双真 空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。 3． 4．略 5 ．
m2
(m 2 K )
、 h2 85W
(m 2 K )
、 t1 45 ℃
t2 500 ℃、 k ' h2 85W
求： k 、 、
(m 2 K )
、 1mm 、 398 W
(m K )
解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即： k
tw1 t w 2 x
(设 tw1 tw 2 ) ， 否则 t 与平壁 coust （即常物性假设）
其与平壁的材料无关的根本原因在 的材料有关 （2）由 4.略
q
dt dx
知，q 与平壁的材料即物性有关
5.解：
d 2 dt (r )0 dr dr r r1 , t tw1 (设tw1 t w 2 ) r r2 , t tw 2
绪论
思考题与习题（ P89 ）答案： 1． 冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：
第四版《传热学》课后习题答案_杨世铭-陶文铨[1][2]
![第四版《传热学》课后习题答案_杨世铭-陶文铨[1][2]](https://img.taocdn.com/s3/m/30bf6b35a32d7375a41780a7.png)
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。
《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：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/；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。
《传热学》课后习题答案-第二章
t q＝－gradt n x ，其中： gradt 为空间某点的温 答：傅立叶定律的一般形式为： 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。 2 已知导热物体中某点在 x,y,z 三个方向上的热流密度分别为 热密度矢量？
W /( m 2 .K ) 。同时，有一股辐射能透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如附图所示。 t 60 基板的另一面维持在温度 t1 30 ℃。生成工艺要求薄膜与基板结合面的温度 0 ℃，试
确定辐射热流密度 q 应为多大？薄膜的导热系数
f 0.02W /( m.K )
, 基板的导热系数
2-3 有一厚为 20mm 的平板墙，导热系数为 1.3 W /( m.K ) 。为使每平方米墙的热损失不超过 1500W,在外表面上覆盖了一层导热系数为 0.12 W /( m.K ) 的保温材料。已知复合壁两侧的温 度分别为 750℃及 55℃，试确定此时保温层的厚度。 解：依据题意，有
q
1 2 1 2
q1
解：
Q Aq 41.95W q2 5200 44.62 q 116 . 53 1 所以
1 2 3 1 2 3 ＝116.53W/ m 2
t1 t 2
q2
t1 t 2
1 1
5200w / m
2-10 某些寒冷地区采用三层玻璃的窗户，如附图所示。已知玻璃厚δg=3 ㎜，空气夹层宽δ 。玻璃面向室内的表面温度 ti=15℃，面向室外 air=6 ㎜，玻璃的导热系数λg=0.8W/（m·K） 的表面温度 to=-10℃，试计算通过三层玻璃窗导热的热流密度。 解： 2-11 提高燃气进口温度是提高航空发动机效率的有效方法。 为了是发动机的叶片能承受更高 的温度而不至于损坏， 叶片均用耐高温的合金制成， 同时还提出了在叶片与高温燃气接触的 表面上涂以陶瓷材料薄层的方法， 如附图所示， 叶片内部通道则由从压气机来的空气予以冷 却。陶瓷层的导热系数为 1.3W/（m·K） ，耐高温合金能承受的最高温度为 1250K，其导热 系数为 25W/(m·K)。在耐高温合金与陶瓷层之间有一薄层粘结材料，其造成的接触热阻为 10-4 ㎡· K/W。 如果燃气的平均温度为 1700K， 与陶瓷层的表面传热系数为 1000W/(㎡· K)， 冷却空气的平均温度为 400K，与内壁间的表面传热系数为 500W/(㎡·K)，试分析此时耐高 温合金是否可以安全地工作？ 解： 2-12 在某一产品的制造过程中，厚为 1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为 0.2mm。薄膜表面上有一股冷却气流流过，其温度为 20℃，对流换热表面传热系数为 40
传热学课后习题解答(20190506)
（1）当x= 3cm 时，
Re x
100 0.03 106 19.5
1.538105
0.87u Rex 0.2218
x 5.0 5 0.03 1.538105 1/2 0.383 Re x Pr1 3 t 0.429
w
（2）冬季时
tm
10
2
20
15
查空气的物性参数为
0.0255W /m k Pr 0.704
14.6110-6 m2 / s
1 1/ 288
15 273
Gr
gtH 3 2
2.49 1010
处于湍流区
hL
0.11
H
(Gr Pr)1/3
30 273
Gr
gtH 3 2
6.771 109
处于过渡区
hL
0.0292
H
(Gr Pr)0.39
2.646
Aht 43.26W
Q 43.62 243600 3769kJ
大空间自然对流 6-45
（1）夏季时
tm
35 2
25
30
查空气的物性参数为
Nux
hxl
9400.631
Stx
Nux Re x Pr
0.039
j Stx Pr 2/3 0.03
C f 2 j 0.06
第六章
• 相似理论 6-1
解：空气温度为20℃确定，υ1=15.06×10-6m2/s，Pr1=0.703，
传热学课后习题答案
t t f (t0 t f ) 0.372
t t f (t0 t f ) 0.372
70 (200 70)0.372
118.36℃
求热损失：
16.38 Bi 1 0.061
hR
16.38
Fo 8.064
Bi2Fo 0.0612 8.064 0.03 查图： Q 0.64
1638hr00611638bi8064fo00618064003bifo270090000252007006406461995375396770439710311一温度为21横截面积为50mm100mm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温流体的表面传热系数为114根据工艺要求要加热到580以上才能消除应力试说明1h后能否满足工艺要求
已知：d 400mm 42W /(mgK) a 1.18105 m2 / s h 116W /(m2 gK ) 2.5h
m 16W /(mgK ) am 0.53105 m2 / s
hm 150W /(m2 gK )
求： dm、 m
分析：属于第三类边界条件下的导热问题。
模化实验，要保证物理现象相似。
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
温流体的表面传热系数为114 W /(m2，.K根) 据
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 0.037m2 / h
解：a 215 8.4105 m2 / s c 950 2700
Fo
a
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)。
《传热学》课后习题答案-第三章
第三章思考题1. 试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点答：当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。
而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数， 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。
2. 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎么才能改善热电偶的温度响应特性?答：要改善热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数,形状上要降低体面比，要选择热容小的材料，要强化热电偶表面的对流换热。
3. 试说明”无限大平板”物理概念,并举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题 答；所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度，从边缘交换的热量可以忽略 不计，当平板两侧换热均匀时，热量只垂直于板面方向流动。
如薄板两侧均匀加热或冷却、 炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
4. 什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物理过程及数学处理上都有些什么特点?答：非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍 随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是几何位置()和边界条件(Bi 数) 的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。
这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。
5. 有人认为,当非稳态导热过程经历时间很长时,采用图3-7记算所得的结果是错误的.理由是： 这个图表明,物体中各点的过余温度的比值与几何位置及Bi 有关,而与时间无关.但当时间趋于无限大时,物体中各点的温度应趋近流体温度,所以两者是有矛盾的。
你是否同意这种看法,说明你的理由。
答：我不同意这种看法，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变 但各点温度的绝对值在无限接近。
这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。
6. 试说明Bi 数的物理意义。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
初始温度为200℃，直径为5cm的铝质长圆柱体， 突然暴露在温度为70℃的环境中，表面传热系 数 h 52.5W /(m2.K )。试计算1min后，半径为 1.25cm处的温度及单位管长圆柱体的热损失。
2700kg / m3 215W /(m.K )
c 950J /(kg.K)
Q0
Q 0.64 Q0
Qo
cV0
l
c R2 (t0 t f )
2700 900 0.0252 (200 70)
619953.75J
Q 0.64Q0 0.64 619953.75 396770.4
3.97105 J / m
3－11
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
求：
exp( hA )
0
cV
ln hA
0 cV
已知： 0 t3022℃2℃t f A1804.0003022℃58m2
t0.t2f℃ 0.2℃ V 3.84107 m3
8000kg / m3 cp 430J / kg.K
求：
ln hA 0 cV
解得： 240s
2700kg / m3 215W /(m.K )
c 950J /(kg.K)
Fo 8.064
215 16.38
hR 525 0.025
r 1.25 0.5
R 2.5
查图： m 0.38 0.98
0
m
m 0.38 0.98
0
m
m 0.380.98 0.372 0 o m
求：
解：AA1 0.d020025dH8m2
V 14140144.0d020H002..500800m772220.001.0073.804.01107 m3
已知： 0 t302℃t f A1804.0003022℃58m2
t0.t2f℃ 0.2℃ V 3.84107 m3
8000kg / m3 cp 430J / kg.K
t t f (t0 t f ) 0.372
t t f (t0 t f ) 0.372
70 (200 70)0.372
118.36℃
求热损失：
16.38 Bi 1 0.061
hR
16.38
Fo 8.064
Bi2Fo 0.0612 8.064 0.03 查图： Q 0.64
A 0.006 0.006 166.7
V 0.006 0.0060.006
已知：00t－0 5t0f0℃ 38 538 3－0560℃0℃
入病人口中后，至少要多长时间才能将体温
计从40℃的病人口中取出。
水银泡的当量物性值为：
8000kg / m3 cp 430J / kg.K
已知： 0 t022℃ t f 1h8 41000W22/℃m2.K
t0.t2f℃ 0.d2℃ 0.007m H 0.01m
8000kg / m3 cp 430J / kg.K
解：a 215 8.4105 m2 / s c 950 2700
Fo
a
R2
8.4105 60 0.0252 8.064
初始温度为200℃，直径为5cm的铝质长圆柱体，
突然暴露在温度为70℃的环境中，表面传热系
数 h 52.5W /(m2.K )。试计算1min后，半径为 1.25cm处的温度及单位管长圆柱体的热损失。
解： 0 21 593 572℃ 35 6.14
hl 114 0.05
Fo
a
l2
0.037 1 14.8 0.052
0 572℃
6.14
hl
查图： m 0.11
o
Fo 14.8
p2
0.112
0.0121
0.01210 0.0121 (572) 6.92
温流体的表面传热系数为114 W /(m2，.K根) 据
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 0.037m2 / h
分析：哪里温度最低？
0
0
p1
0
p2
0
m 0
p1
m 0
p2
2lx
1
2l y
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。
t t f 6.92
t t f 6.92 593 6.92 586.08℃
可以满足工艺要求。
作业
3－1
温度计的水银泡长1cm、直径为7mm。温度计
自酒精溶液取出时，由于酒精蒸发，体温计
水银泡维持18℃。护士将体温计插入病人口
中，水银泡表面的当量传热数
，
如果测量误差要求不超过0.2℃，求体温计插
求：
分析： 8W / m.K
Bi hR 100 0.0037 0.044 0.1
8
可以用集总参数法。
已知： 0 t30 22℃2t℃f h1814000W32/℃m2.K
t0.t2f℃ 0.d2℃ 0.007m H 0.01m
8000kg / m3 cp 430J / kg.K
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
温流体的表面传热系数为114 W /(m2，.K根) 据
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 0.037m2 / h
铜： 380W / m.K
8940kg / m3
cp 385J / kg.K
已知：00t－0 5t0f0℃ 38 538 3－0560℃0℃
立方体 6 6 6mm3
380W / m.K
8940kg / m3
cp 385J / kg.K
解：
t用集t总0 参数2法3分2 析，53然8后验算。306℃