传热学课后复习题答案_第四章
传热学试题库含参考答案（2）
传热学试题库含参考答案（2）《传热学》试题库第⼀章概论⼀、名词解释1．热流量：单位时间内所传递的热量2．热流密度：单位传热⾯上的热流量3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发⽣相对位移的情况下，物质微粒(分⼦、原⼦或⾃由电⼦)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。
4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合⽤的热量传递过程，称为表⾯对流传热，简称对流传热。
5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。
同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样，物体发出和接收过程的综合结果产⽣了物体间通过热辐射⽽进⾏的热量传递，称为表⾯辐射传热，简称辐射传热。
6．总传热过程：热量从温度较⾼的流体经过固体壁传递给另⼀侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。
7．对流传热系数：单位时间内单位传热⾯当流体温度与壁⾯温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。
对流传热系数表⽰对流传热能⼒的⼤⼩。
8．辐射传热系数：单位时间内单位传热⾯当流体温度与壁⾯温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。
辐射传热系数表⽰辐射传热能⼒的⼤⼩。
9．复合传热系数：单位时间内单位传热⾯当流体温度与壁⾯温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。
复合传热系数表⽰复合传热能⼒的⼤⼩。
10．总传热系数：总传热过程中热量传递能⼒的⼤⼩。
数值上表⽰传热温差为1K时，单位传热⾯积在单位时间内的传热量。
四、简答题1．试述三种热量传递基本⽅式的差别，并各举1～2个实际例⼦说明。
（提⽰：从三种热量传递基本⽅式的定义及特点来区分这三种热传递⽅式）2．请说明在传热设备中，⽔垢、灰垢的存在对传热过程会产⽣什么影响?如何防⽌?（提⽰：从传热过程各个环节的热阻的⾓度，分析⽔垢、灰垢对换热设备传热能⼒与壁⾯的影响情况）3. 试⽐较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各⾃的单位是什么?（提⽰：写出三个系数的定义并⽐较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4．在分析传热过程时引⼊热阻的概念有何好处?引⼊热路欧姆定律有何意义?（提⽰：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作⽤。
工程热力学和传热学课后答案
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ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。
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1-15．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．基本概念功： 热量： 体积功： 节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？ 2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。
传热学第四版课后题答案解析第四章
第四章复习题1、试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算得基本思想与步骤。
2、试说明用热平衡法建立节点温度离散方程得基本思想。
3、推导导热微分方程得步骤与过程与用热平衡法建立节点温度离散方程得过程十分相似,为什么前者得到得就是精确描述,而后者解出得确实近似解。
4、第三类边界条件边界节点得离散那方程,也可用将第三类边界条件表达式中得一阶导数用差分公式表示来建立。
试比较这样建立起来得离散方程与用热平衡建立起来得离散方程得异同与优劣。
5.对绝热边界条件得数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之.6.什么就是非稳态导热问题得显示格式？什么就是显示格式计算中得稳定性问题？7.用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时就是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛得解时就是否因为初场得假设不合适而造成？8.有人对一阶导数您能否判断这一表达式就是否正确,为什么？一般性数值计算41、采用计算机进行数值计算不仅就是求解偏微分方程得有力工具,而且对一些复杂得经验公式及用无穷级数表示得分析解,也常用计算机来获得数值结果。
试用数值方法对Bi=0、1,1,10得三种情况计算下列特征方程得根并用计算机查明,当时用式(319)表示得级数得第一项代替整个级数(计算中用前六项之与来替代)可能引起得误差。
用高斯赛德尔迭代法求解,其结果就是发散得,并分析其原因。
解:将上式写成下列迭代形式假设初值为0,迭代结果如下:迭代次数 0 1 2 3 40 2、5 2、625 2、09375 2、6328125 0 0、75 0、4375 1、171875 1、26171825 0 1、25 0、0625 2、078125 0、89453125 显然,方程迭代过程发散因为迭代公式得选择应使每一个迭代变量得系数总大于或等于式中其她变量得系数绝对值代数与。
43、试对附图所示得常物性,无内热源得二维稳态导热问题用高斯赛德尔迭代法计算之值。
解:温度关系式为:开始时假设取℃;℃ 得迭代值汇总于表 迭代次数0 20 20 15 151 26、25 22、8125 21、5625 14、843752 28、59375 23、359375 22、109375 15、11718753 28、8671875 23、49609375 22、24607565 15、185542584 28、93554258 23、53027129 22、28027129 15、20263565 5 28、95263565 23、53881782 22、28881782 15、206908916 28、9569089 23、54095446 22、290955445 15、、20797723 其中第五次与第六次相对偏差已小于迭代终止。
传热学思考题参考答案
传热学思考题参考答案第一章：1、用铝制水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后水壶很快就被烧坏。
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。
2、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。
第二章：1、扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么?有人认为,只要扩展表面细长,就可按一维问题处理,你同意这种观点吗?答：条件：（1）材料的导热系数，表面传热系数以及沿肋高方向的横截面积均各自为常数（2）肋片温度在垂直纸面方向（即长度方向）不发生变化，因此可取一个截面（即单位长度）来分析（3）表面上的换热热阻远远大于肋片中的导热热阻，因而在任一截面上肋片温度可认为是均匀的（4）肋片顶端可视为绝热。
并不是扩展表面细长就可以按一维问题处理，必须满足上述四个假设才可视为一维问题。
2、肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降及散热表面积增加。
因而有人认为随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热流量会下降，试分析该观点的正确性。
答：的确肋片高度增加会导致肋效率下降及散热表面积增加，但是总的导热量是增加的，只是增加的部分的效率有所减低，所以我们要选择经济的肋片高度。
第三章：1、由导热微分方程可知，非稳态导热只与热扩散率有关,而与导热系数无关。
化工原理答案 第四章 传热
第四章 传 热热传导【4-1】有一加热器，为了减少热损失，在加热器的平壁外表面，包一层热导率为(m·℃)、厚度为300mm 的绝热材料。
已测得绝热层外表面温度为30℃，另测得距加热器平壁外表面250mm 处的温度为75℃，如习题4-1附图所示。
试求加热器平壁外表面温度。
解 2375℃, 30℃t t ==计算加热器平壁外表面温度1t ，./()W m λ=⋅016℃ (1757530025005016016)t --= ..145025********t =⨯+=℃【4-2】有一冷藏室，其保冷壁是由30mm 厚的软木做成的。
软木的热导率λ= W/(m·℃)。
若外表面温度为28℃，内表面温度为3℃，试计算单位表面积的冷量损失。
解 已知.(),.123℃, 28℃, =0043／℃ 003t t W m b m λ==⋅=， 则单位表面积的冷量损失为【4-3】用平板法测定材料的热导率，平板状材料的一侧用电热器加热，另一侧用冷水冷却，同时在板的两侧均用热电偶测量其表面温度。
若所测固体的表面积为0.02m 2，材料的厚度为0.02m 。
现测得电流表的读数为2.8A ，伏特计的读数为140V ，两侧温度分别为280℃和100℃，试计算该材料的热导率。
解 根据已知做图热传导的热量 .28140392Q I V W =⋅=⨯=.().()12392002002280100Qb A t t λ⨯==-- 【4-4】燃烧炉的平壁由下列三层材料构成：耐火砖层，热导率λ=(m·℃)，厚度230b mm =；绝热砖层，热导率λ=(m·℃)；普通砖层，热导率λ=(m·℃)。
耐火砖层内侧壁面温度为1000℃，绝热砖的耐热温度为940℃，普通砖的耐热温度为130℃。
(1) 根据砖的耐热温度确定砖与砖接触面的温度，然后计算绝热砖层厚度。
若每块绝热砖厚度为230mm ，试确定绝热砖层的厚度。
传热学试题库含参考答案
传热学试题库含参考答案《传热学》试题库第一章概论一、名词解释1．热流量：单位时间内所传递的热量2．热流密度：单位传热面上的热流量3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。
4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。
5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。
同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。
6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。
7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。
对流传热系数表示对流传热能力的大小。
8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。
复合传热系数表示复合传热能力的大小。
10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。
数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。
四、简答题1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。
（提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式）2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止?（提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3.试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么?（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义?（提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。
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)。
工程传热学课后题答案
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kwt A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-⨯⨯=∆=δλ每天用煤d kg /9.3101009.22.753600244=⨯⨯⨯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cm w t A Q ︒∙=-⨯⨯⨯=∆=2/3.49)2069(08.0014.014.35.8α1-14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 =⨯⨯⨯=-=-εσ1-27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t w3 ε=1.0t w2=127℃t w1=27℃δδλσ2341420)(w w t t T T -=-cT T t t w w ︒=⨯-⨯+=-+=7.1325.171.0)34(67.5127)(444142023δλσ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)。
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Bi=0.1,1,10 的三种情况计算下列特征方程的根
并用计算机查明，当
第四章
复习题 1、 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。 2、 试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。 3、 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，
为什么前者得到的是精确描述，而后者解出的确实近似解。 4、 第三类边界条件边界节点的离散那方程，也可用将第三类边界条件表达式中的一阶导数
，
t2
t1
t3
2hxH
2
t
f
2
2hxH
2
t3
t2
h tf
hx 2 2
t f
1
h
hx 2 2
hx 2
30 0.022 20 0.01
0.06 ，于是有： t2
t1 t2 0.12t f 2 0.12
，
t3
t2
30 / 20t f 0.03t f
10.2003
μ5 12.5743 12.6453 13.2142
μ6 15.7143 15.7713 16.2594
Fo=0.2 及 0.24 时计算结果的对比列于下表：
第一项的值 前六和的值
比值
Fo=0.2 Bi=0.1 0.94879 0.95142 0.99724
第一项的值 前六项和的值
比值
时用式（3-19）表示的级数的第一项代替整个级数（计
算中用前六项之和来替代）可能引起 的误差。
解： Bi 0.1 1.0 10
，不同 Bi 下前六个根如下表所示：
μ1
μ2
μ3
μ4
0.3111
3.1731
6.2991
9.4354
0.8603
3.4256
6.4373
9.5293
1.4289
4.3058
7.2281
2x3
x1
x3
3
x1
x2
假设 x2, x3 初值为 0，迭代结果如下：
迭代次数 0
1
2
3
4
x1
0
2.5
2.625
2.09375
2.6328125
x2
0
-0.75
0.4375 - 1.171875
1.26171825
x3
0
1.25
显然，方程迭代过程发散
-0.0625
2.078125
-0.89453125
用差分公式表示来建立。试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方 程的异同与优劣。 5．对绝热边界条件的数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之． 6．什么是非稳态导热问题的显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？ 7．用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛的解 时是否因为初场的假设不合适而造成？
解：对于 2 点可以列出：
节点
2：
t1 t 2 x
t3 t4 x
2hx(t1
t2)
0;
节点 3：
t2 t3 x2
h(t f
t1
)
2h
x 2
(t
f
t3) 0
。
由此得：
t1 t2
t3
t2
2hx 2
(t1
t2) 0 t2
，
t3
h
(t f
t3)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
x2 h
2
(t
f
t3) 0
t4 t4
20 30
30
15
t4 1/ 4t2 t3 10 5
开始时假设取
t
0
1
t 20
20
℃；
t
0
3
t
0
4
15 ℃
得迭代值汇总于表
迭代次数
0
20
20
15
15
1
26.25
22.8125
21.5625
14.84375
2
28.59375
23.359375
22.109375
15.1171875
Bi=10 0.77311 0.76851 1.00598
4-2、试用数值计算证实，对方程组
x1 2x2 2x3 1
x1
x2
x3
3
2x1 2x2 x3 5
用高斯-赛德尔迭代法求解，其结果是发散的，并分析其原因。
解：将上式写成下列迭代形式
x1 1/ 25 2x2 x3
x2
1/ 21
3
28.8671875 23.49609375 22.24607565 15.18554258
4
28.93554258 23.53027129 22.28027129
5
28.95263565 23.53881782 22.28881782
6
28.9569089 23.54095446 22.290955445
Bi=10
第一项的值 前六项的值
比值
第一项的值 前六项和的值
比值
0.94513 0.94688 0.99814
Fo=0.24 Bi=0.1 0.99277 0.99101 1.00177
0.61108 0.6198 0.98694
x0
Bi=1 0.93698 0.92791 1.00978
0.10935 0.11117 0.98364
Fo=0.2 Bi=0.1 0.99662 0.994 1.002
Fo=0.24 Bi=0.1
Bi=1 0.62945 0.64339 0.97833
Bi=1 0.96514 0.95064 1.01525
Bi=1
Bi=10 0.11866 0.12248 0.96881
Bi=10 0.83889 0.82925 1.01163
其中第五次与第六次相对偏差已小于104 迭代终止。
15.20263565 15.20690891 15..20797723
4-4、试对附图所示的等截面直肋的稳态导热问题用数值方 法求解节点 2，3 的温度。图中
t0 850C,t f 250C, h 30W /(m2.K) .肋高 H=4cm,纵 剖面面积 AL 4cm2 , 导热系数 20W /(m.K) 。
1 30 / 20 0.03
t2 1.5t f 0.03tf ＝t2 1.53t f
2.53
2.53
，代入得：
2.12t2
t1 t2
1.53t f 2.53
0.12t f ， 5.3636t2
因为迭代公式的选择应使每一个迭代变量的系数总大于或等于式中其他变量的系数绝对值
代数和。
4-3、试对附图所示的常物性，无内热源的二维稳态导热问题用高斯-赛德尔迭代法计算
t1,t2 ,t3 ,t4 之值。
解：温度关系式为：
t1 1/ 4t2 t3 40 30
t t
2 3
1/ 4t1 1/ 4t1