传热学上机编程题答案
《传热学》第四版课后习题标准答案
《传热学》第四版课后习题答案————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：《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/(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。
传热学答案 (2)
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：nx 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。
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yx q q ,及z q ，如何获得该点的热密度矢量？答：k q j q i q q z y x⋅+⋅+⋅=，其中k j i ,,分别为三个方向的单位矢量量。
3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。
答：导热微分方程式所依据的基本定律有：傅立叶定律和能量守恒定律。
4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。
答：① 第一类边界条件：)(01ττf t w =>时，② 第二类边界条件：)()(02τλτf x tw =∂∂->时③ 第三类边界条件：)()(f w w t t h x t-=∂∂-λ5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。
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。
使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。
7.通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关，而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关，怎样理解？ 答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关，而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关，所以绝对半径不同时，导热量不一样。
6 发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以按一维问题来处理？ 答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。
8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展表面细长，就可按一维问题来处理，你同意这种观点吗？答：只要满足等截面的直肋，就可按一维问题来处理。
计算传热学7-1例题编程
计算传热学7-1例题编程由于没有提供具体的例题,我这里以一个简单的例子进行编程：计算一个半径为5cm的球体在30秒内从100摄氏度降到50摄氏度的冷却过程中,球体内每一时刻的温度值,球体的导热系数为0.05。
首先,需要找到球体内每一时刻的温度变化率。
根据热传导方程,温度变化率$dT/dt$与导热系数$K$、球体的半径$r$、球体内每一时刻的温度$T$、球体的质量$m$、球体的比热容$c$、球体的表面积$A$有关,计算公式如下：$dT/dt = -(K/(mr*c))*(A/(4*pi*r^2))*(T-T0)$其中,$T0$为环境温度,本例中为50摄氏度。
可以将上述公式转化为程序：```pythonimport mathK = 0.05 #导热系数r = 0.05 #半径,单位为米m = (4/3)*math.pi*pow(r,3)*7850 #质量,假设密度为7850kg/m^3c = 480 #比热容,单位为J/(kg*K)A = 4*math.pi*pow(r,2) #表面积T0 = 50 #环境温度T = 100 #初始温度t = 0 #初始时间dt = 0.1 #时间间隔,单位为秒while t <= 30:dTdt = -(K/(m*c))*(A/(4*math.pi*pow(r,2)))*(T-T0)T = T + dTdt*dtt = t + dtprint("Time:", t, "Temperature:", round(T,2))```执行上述程序,可以得到每时刻的温度值输出结果,单位为摄氏度。
根据该程序,可以修改参数来计算不同条件下的传热过程。
传热学上机C程序源答案之二维非稳态导热的数值计算
二维稳态导热的数值计算2.1物理问题一矩形区域，其边长L=W=1，假设区域内无内热源，导热系数为常数，三个边温度为T1=0，一个边温度为T2=1，求该矩形区域内的温度分布。
2.2 数学描述 对上述问题的微分方程及其边界条件为：2222T T 0x y∂∂+=∂∂ x=0，T=T 1=0x=1，T=T 1=0y=0，T=T 1=0y=1，T=T 2=1 该问题的解析解：112121(1)sin n n n sh y T T n L x n T T n L sh W L ππππ∞=⎛⎫⋅ ⎪---⎛⎫⎝⎭=⋅ ⎪-⎛⎫⎝⎭⋅ ⎪⎝⎭∑ 2.3数值离散2.3.1区域离散区域离散x 方向总节点数为N ，y 方向总节点数为M ，区域内任一节点用I,j 表示。
2.3.2方程的离散 对于图中所有的内部节点方程可写为：2222,,0i j i jt t x y ⎛⎫⎛⎫∂∂+= ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 用I,j 节点的二阶中心差分代替上式中的二阶导数，得：+1,,-1,,+1,,-1222+2+0i j i j i ji j i j i j T T T T T T x y --+=上式整理成迭代形式：()()22,1,-1,,1,-12222+2()2()i j i j i j i j i j y x T T T T T x y x y ++=++++ (i=2,3……,N -1)，(j=2,3……,M -1)补充四个边界上的第一类边界条件得：1,1j T T = (j=1,2,3……,M),1N j T T = (j=1,2,3……,M),1i j T T = (i=1,2,3……,N),2i M T T (i=1,2,3……,N)#include<stdio.h>#include<math.h>#define N 10#define M 10main(){char s;int i,j,l;float cha,x,y;float t[N][M],a[N][M];/*打印出题目*/printf("\t\t\t 二维稳态导热问题\t\t");printf("\n\t\t\t\t\t\t----何鹏举\n");printf("\n 题目：补充材料练习题二\n");printf("\n 矩形区域，边长L=W=1，假设区域内无内热源，导热系数为常熟，三个边温度为T1=0，一个边温度为T2=1，求该矩形区域内的温度分布。
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
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)。
《传热学》课后习题答案(第四版)
第1章1-3 解：电热器的加热功率： kW W tcm QP 95.16.195060)1543(101000101018.4633==-⨯⨯⨯⨯⨯=∆==-ττ15分钟可节省的能量：kJ J t cm Q 4.752752400)1527(15101000101018.4633==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-1-33 解：W h h t t A w f 7.45601044.02.061)]10(2[6311)(2121=++--⨯=++-=Φλδ如果取K m W h ./3022=，则W h h t t A w f 52.45301044.02.061)]10(2[6311)(2121=++--⨯=++-=Φλδ即随室外风力减弱，散热量减小。
但因墙的热阻主要在绝热层上，室外风力变化对散热量的影响不大。
第2章2-4 解：按热平衡关系有：)(1222121f w BBA A w f t t h h t t -=++-λδλδ，得：)2550(5.906.01.0250150400-=++-B Bδδ，由此得：,0794.0,0397.0m m A B ==δδ 2-9 解：由0)(2121=+=w w m t t t ℃从附录5查得空气层的导热系数为K m W ⋅/0244.0空气λ 双层时：W t t A w w s 95.410244.0008.078.0006.02)]20(20[6.06.02)(21=+⨯--⨯⨯=+-=Φ空气空气玻璃玻璃λδλδ单层时：W t t A w w d 187278.0/006.0)]20(20[6.06.0/)(21=--⨯⨯=-=Φ玻璃玻璃λδ两种情况下的热损失之比：)(6.4495.411872倍==ΦΦs d题2-15解：这是一个通过双层圆筒壁的稳态导热问题。
由附录4可查得煤灰泡沫砖的最高允许温度为300℃。
设矿渣棉与媒灰泡沫砖交界面处的温度为t w ，则有 23212121ln 21ln 21)(d d l d d l t t πλπλ+-=Φ （a ） 23221211ln )(2ln )(2d d t t l d d t t l w w -=-=Φπλπλ （b ） 65110ln )50(12.02565ln )400(11.0:-⨯=-⨯w w t t 即由此可解得：4.167=w t ℃＜300℃又由式（a ）可知，在其他条件均不变的情况下，增加煤灰泡沫砖的厚度δ2对将使3d 增大，从而损失将减小；又由式（b ）左边可知t w 将会升高。
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
- 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)。
高牥杰
2012/11/3
读书破万卷下笔如有神
4-2
#in clude<iostream>
using n amespace std;
void mai n()
{
int i=0,j=0,M=9,N=7,K,IT,B;
int p=1;
double EPS,TTB,TRB,TLB,TBB,TT,eps,TI,A;
cin>> NP;
读书破万卷下笔如有神
潣瑵？请输入流体温度tf:;
cin> >tf;
潣瑵？请输入时间间隔t:;
cin> >t;
潣瑵?请输入终止计算时间TM:; cin>>TM;
潣瑵?请输入表面传热系数h:; cin>>h;
潣瑵?请输入平壁导热系数y:; cin>>y;
潣瑵?请输入初始温度T0:;
cin>>T0;
using n amespace std;
void mai n()
{
int N,t,NP,TM,IT,M;
double Bi,Fo,d,tf,a,h,y,dx,TO;
double T[11],TT[11];
潣瑵？请输入壁厚d:;
cin> >d;
潣瑵？请输入半壁厚等分数N:;
ci n»N;
潣瑵？请输入控制打印节点节点温度的时间间隔NP:;
if(p%9==0)
cout«e ndl;
p++;
}
}
COUtv<IT=vvlT;
break;
}
}
晩？？?挠畯？尼不收敛vvlTvvendl;
}
■"H:■4 -2 .exe
倩输人
K.EPE.Tf.TTB.TRD.TLB.TBB：
iflH
0.01
20.09
re.00
50.09
bU.MkJ
59
sew
£0
潣瑵？请输入K,EPS,TI,TTB,TRB,TLB,TBB：v<endl; cin> >K>>EPS>>TI>>TTB»TRB>>TLB»TBB;
double T[9][7];
for(i=0;i<N;i++)//顶部底部赋初始值
{
T[0][i]=TLB;
T[M -1][i]=TRB;
}
cout«e ndl;
}
TT[N]=2.0*Fo*(T[N -1]+tf*Bi)+(1.0 -2.0*Fo -2.0*Fo*Bi)*T[N];
TT[0]=2.0*Fo*T[1]+(1.0 -2.0*Fo)*T[0]; for(i=0;i<11;i++)
T[i]=TT[i];
if(IT%NP==0)
{cout<<M<< second：;
A=T[i][j] -TT;
if(eps<0) eps=-eps;
if(A<0)A=-代
if(eps<=A) eps=A;
}
}
if(eps<=EPS)
{ for(j=N-1;j>=0;j --)
{ for(i=0;i<M;i++)
打印内部点初值{ cout<<T[i][j]vv'\t：//
读书破万卷下笔如有神--
5®
50
SP
5U
120.47S
87-2327 70.9442
62.0795
56.T3H
53.7714
51.6589
SU
144吊帥
107«522 I4.47B9
70.4555
61.1949
56. sm
52.8661
血
1GB.7G*
112.794 A9.D11A
73 .2^46
的一如
E7.4927
則
144. m
for(int i=0;i<=10;i++)
{cout<<T[i]<<;
}
cout<<endl;
iwv.tas »4.4St
£1.I9EK
宓泗$
53^860
ED
280
120.482
37_33?a ?0.9524
G2.0B7S
sc.ns
Ca.776
El .GG1
GO
ZOO
59
SB50
59
56
50
SB
56
J T =34Press any
key to cont Lnue
44
#in clude<iostream>
T[i]=T0;
cout<< for(i=0;i<11;i++) cout<<T[i]<<;cout<<endl;
for(IT=1;IT*t<=TM;IT++)
{M=IT*t;
for(int i=9;i>=1;i--)
{Байду номын сангаас
TT[i]=Fo*(T[i -1]+T[i+1])+(1.0 -2.0*Fo)*T[i];
潣瑵?请输入热扩散率a：; cin>>a;
dx=d/(2.0*(double)N);
Bi=h*dx/y;
Fo=a*t/(dx*dx); cout<<Bi<<' '<<Fo<<endl; if(Fo>1.0/(2.0*Bi+2.0))潣瑵?不稳定<<endl;
else{
for(int i=0;i<11;i++)
{ eps=T[1][N -2]-0.25*(T[0][N -2]+T[1][N -3]+T[2][N -2]+T[1][N -1]); for(i=1;i<M -1;i++)
{ for(j=N -2;j>=1;j--)
{TT=T[i][j];
T[i][j]=0.25*(T[i -1][j]+T[i][j -1]+T[i+1][j]+T[i][j+1]);
for(j=1;j<M;j++)//两侧赋初始值
{
T[j][0]=TBB;
T[j][N-1]=TTB;
for(i=1;i<M -1;i++)//内部点赋初值TI
for(j=1；j<N -1;j++)
T[i][j]=TI;
for(j=N -1;j>=0;j--)
B=p；
for(IT=0;IT<K;IT++)