传热学课后标记题目解答1-9
传热学课后部分答案
传热学（第二版）戴锅生编习题解1－1 解w/m ·︒C1－4 解w由得 ︒C1－9 解热阻网络图：m 2·︒C/m（1）m 2·︒C/w ，减少81.7%（2）m 2·︒C/w ，减少8.2%（3）m 2·︒C/w ，减少0.2% 结论：① 对良导热体，导热热阻在总热阻中所占比例很小，一般可以忽略不计。
② 降低热阻大的那一个分热阻值，才能有效降低总热阻。
1－12 解设热量由内壁流向外壁，结果方程无解。
重设热量由外壁流向内壁，则可以看出太阳辐射热流方向与对流换热的热流方向相反，传给外壁的总热量为根据串联热路可知，整理得δλφ21w w t t A -=6.0)220250(15.002.06.63)(221=-⨯⨯π⨯=-=w w t t A φδλ)(w f t t dLh -=πφ52873)90200(8563.0=-⨯⨯⨯⨯=π)(f f P t t mC '-''=φ52873)15(1018.436004003=-''⨯⨯⨯=f t 8.128151018.44003600528733=+⨯⨯⨯=''f t t f 11102.010015001.01011121=++=++=h h r t λδ0202.010015001.010111211=++=++=h h r t λδ1012.010*******.01012=++=t r 11002.0100150001.01013=++=t r t f 1)5(15480)(6008.02222--=--⨯w f w c t t t h )5(15480212--=-w w w t t t λδ)5(1548049.04.03022--=-w w t t︒Cw/m 2︒C2－1 解法Ⅰ ① 由付立叶定律推导 取厚度为dr 的薄壁微元壳体做为研究对象，根据热平衡（1）又（2）（2）代入（1）得，整理得或② 直接由球坐标导热微分方程式推导球坐标导热微分方程：根据已知条件：，，，，代入上式得微分方程组：微分方程经两次积分得以B .D 代入通解得 ，1.483245.132=w t 47.362=w t 93.749.04.03047.3612=-=-=λδw w t t q qh t t f w =-11119.28793.730111=-=-=h q t t w f drdrd dr r r r r · φφφφ+=+=0=drd r φdrdt r r 24π-=φ048222=+drdt r dr dt rππ0222=+drdt drdt r 0)(22=drrt d Ct r t r r rt r a tρφϕθθθθθτ+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂+∂∂=∂∂2222222sin 1sin sin 1)(10=∂∂τt 0=∂∂θt=∂∂ϕt0=φ0)(22=drrt d ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=====221122,;,0)(w w t t r r t t r r dr rt d 211C rC t +=21121r r t t C w w -=2121211r r t t C w w --=解法Ⅱ分离变量得（1） B.D ：， （2） ，（3）（2）代入（1）得（4）（3）代入（4）得整理得或2－3 解微分方程：rr r t t r r t t t w w w w 1·1121212112--+-=212211·11r r r t t drdt w w --=212121122121212121)(1· 11· · 4· · 41d d t t r r r t t r dr dt r w w w w rr π-π-=--π-=⎪⎭⎫⎝⎛π-==λλλφ212111)(2d d t t w w --π=λdrdt r r λφφ24π-==drr dt λφ24π-=Cr t +π=λφ41r r =1w t t =2r r =2w t t =λφ114r t C w π-=λφλφ1144r t r t w π-+π=λφλφ112244r t r t w w π-+π=2121212111)(2114)(d d t t r r t t w w w w --π=-π-=λλφ24r drdt λφπ-=⎰⎰π-=212124r rt tr dr dt w w λφ⎪⎪⎭⎫⎝⎛-π=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-π=-121212112114d d r r t t w w λφλφ122111)(2d d t t w w --π=λφB.D ：x ＝0，，x ＝a ，；y ＝0，，y ＝b ，2－5 解：设q ＝600 w/m 2＝0.2104 m ＝210.4 mm∵ q ≤600 w/m2∴ δ2≥210.4 mm2－9 解忽略蒸汽管壁的导热热阻mm＝0.5519 w/m ·︒C未包材料B 时w/m2222=+∂∂+∂∂λφ y t x t 00=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=x x t )(f a x ax t t h x t -=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-==λ0t ty ==by by ht y t ===⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-λ221131λδλδ+-=w w t t q ⎪⎭⎫ ⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=3.12.060060130011.0112122λδλδqt t w w t w 143.0065.0201=⨯+=d d 47.002.0212=⨯+=d d 12320121ln 21ln 21d d t t d d t t B w w Aw w l λλφπ-=π-=32211201lnln · w w w w AB t t t t d d d d --=λλ180********· 43.047.0ln3.043.0ln 2.0·lnln21321201--=--=w w w w BA t t t t d d d d λλ34683.043.0ln 5519.02140400ln 210121=⨯π-=π'-=d d t t Aw w l λφt w 12－19 已知：δ1＝250 mm ，λ1＝0.28＋0.000233t m w/m ·︒C ，λ2＝0.0466＋0.000213t m w/m ·︒C ，δ3＝250 mm ，λ3＝0.7 w/m ·︒C ，t w 1＝1000︒C ，t w 4＝50︒C ，q ＝759.8 w/m 2，t w 2＝592.7︒C 。
中国建筑工业出版社_传热学课后答案答案传热答案
Q
tw1 tw 2 1 1 1 ( ) 空心球壁的导热量为 1 1 1 ，导热热阻为 r r2 4 1 ( ) r1 r2 4
6. 同上题， 若已知边界条件改为第三类边界条件， 即已知 tf1,h1 和 tf2,h2 试推导通过空心球壁传热量的计算公式和球壁的传热热阻。 Q 4 r12 h1 (tw1 t f 1 ) 答：
dc 42 h2
23． 根据现有知识，试对肋壁可以使传热增强的道理作一初步分析。 答：肋壁加大了表面积，降低了对流换热的热阻，直到了增强传热的 作用。 24. 一直径为 d，长度为 l 的细长圆杆，两端分别与温度为 t1 和 t2 的 表面紧密接触，杆的侧面与周围流体间有对流换热，已知流体的温度 为 tf，而 tf<t1 或 t2，杆侧面与流体间的表面传热系数为 h，杆材料的 导热系数为λ，试写出表示细长杆内温度场的完整数学描述，并求解 其温度分布。 答：把细长圆杆看作肋片来对待，那么单位时间单位体积的对流散热
Vqv hA qV hA ( ) v c exp( ) hA cV
第二章
稳态导热
1. 为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线而是一条折 线？ 答：因为不同材料的平壁导热系数不同。 2. 导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都 给定第二类边界条件，问能否惟一地确定平壁中的温度分布？为什 么？ t 答： 不能。 因为在导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热中 为 x t q 常数，q 为定值，由 q 求解得 t x c 常数 c 无法确定，所 x 以不能惟一地确定平壁中的温度分布。 3. 导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，试问（1）若平 壁两侧给定第一类边界条件 tw1 和 tw2，为什么这一导热过程的温度分 布与平壁的材料无关？为什么？（2）相同的平壁厚度，不同的平壁 材料，仍给定第一类边界条件，热流密度是否相同。 t t dt 答： （1）因为在该导热过程中 c w1 w2 dx t t （2）不相同。因为 q ， 为定值，而λ不同，则 q 随之而变。 x x 4. 如果圆筒壁外表面温度较内表面温度高，这时壁内温度分布曲线 的情形如何？ d ln d1 答：圆筒壁内的温度分布曲线为 t tw1 (tw1 tw 2 ) d (tw1 tw 2 ) ln 2 d1
传热学习题答案
所以
2-18在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06 ，另一种为0.12 ，两种材料的厚度都取为75mm，试比较把导热系数小的材料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中，绝热层内外表面的总温差保持不变。
解：热损失为
又 ℃；
联立得
2-9双层玻璃窗系由两层厚为6mm的玻璃及其间的空气隙所组成，空气隙厚度为8mm。假设面向室内的玻璃表面温度与室外的玻璃表面温度各为20℃及-20℃，试确定该双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃窗，其他条件不变，其热损失是双层玻璃的多少倍？玻璃窗的尺寸为 。不考虑空气间隙中的自然对流。玻璃的导热系数为0.78 。
解：如下图：
5-3、已知：如图，流体在两平行平板间作层流充分发展对流换热。
求：画出下列三种情形下充分发展区域截面上的流体温度分布曲线：（1） ；（2） ；（3） 。
解：如下图形：
5-8、已知：介质为25℃的空气、水及14号润滑油，外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的灵界雷诺数 ， 。
求：以上三种介质达到 时所需的平板长度。
解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为：
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
则有
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 必须是 量级。
从量级看为 级
量级
两量的数量级相同，所以 与 成比例
5-2、对于油、空气及液态金属，分别有 ， ， ，试就外标等温平板的层流流动，画出三种流体边界层中速度分布和温度分布的大致图象（要能显示出 的相对大小）。
传热学第七版课后答案
传热学第七版课后答案第一章：传热的基本概念1. 描述传热的三种方式。
传热可以通过三种方式进行：热传导、对流和辐射。
•热传导是指热量沿物质的内部传播，通常发生在固体和液体中。
它主要由分子之间的相互作用引起，通过分子的碰撞和传递热量。
•对流是指通过流体的传输热量，可以是自然对流或强迫对流。
自然对流是指由密度的差异引起的流动，而强迫对流是通过施加外部力或压力梯度引起的。
•辐射是指以电磁波的形式传播热量。
它可以在真空中传播，例如太阳辐射的热量可以在地球上传播。
2. 什么是传热的单位？传热的单位是热功率（Q）除以温度差（ΔT）。
常用的单位有瓦特/（平方米·开尔文）（W/（m2·K））或卡/（秒·平方米·摄氏度）（cal/（s·cm2·°C））。
3. 热传导的主要影响因素有哪些？热传导的主要影响因素包括：•温度差：温度差越大，热传导的速率越快。
•材料导热性能：不同材料的导热性能不同，例如，金属通常具有较高的导热性能，而绝缘材料则相对较低。
•材料厚度：材料的厚度越大，热传导的阻力越大，传热速率越慢。
•材料接触面积：接触面积越大，热传导的速率越快。
4. 什么是对流换热系数？对流换热系数是指单位面积上在单位温度差下通过对流传递的热量。
换热系数取决于流体的性质、流体的流动状态、流体与固体之间的热传导和流体与固体之间的传热面积等因素。
5. 什么是辐射传热？辐射传热是指以电磁波的形式通过真空或介质传播热量，无需传播介质的参与。
辐射传热的速率取决于辐射源的温度、辐射体的表面特性、辐射的波长和介质的吸收能力等因素。
第二章：传热的基本方程1. 热扩散方程是什么？热扩散方程（Heat Diffusion Equation）是用来描述热量在物体内部传导的方程。
它可以写成以下形式：热扩散方程热扩散方程其中，η是物体的热扩散率，ρ是物体的密度，c是物体的比热容，T是温度。
《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202m ，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[(1067.59.04484241⨯+-+⨯⨯-=Φ-＝辐射T T A σε P 辐射对流＋ΦΦ＝1.657W1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/(m2.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)。
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》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。
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)。
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
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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202m ，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[(1067.59.04484241⨯+-+⨯⨯-=Φ-＝辐射T T A σε P辐射对流＋ΦΦ＝1.657W1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数1h ＝95W/(m2.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：;010526.0111==h R ;10376.55.460025.052-⨯===λδR ;10724.1580011423-⨯===h R则λδ++=21111h 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37.22m ，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)./(2K m W 及2.5)./(2K 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332211212111λδλδλδ++++-⨯=Φh h t t A ＝2.371.00095.007.0152.045000794.05.215.11)2(30⨯++++--＝357.14W357.14×3600＝1285.6KJ2-7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()()()22312121/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()()Wd d t t l 33.72/ln 2121211=-='Φλπ()()Wd d t t l 29.358/ln 2223212=-='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)./(108.14K 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。
解：W822.04165.0115.01)6.195(25108.14=⨯⨯--⨯=Φ-π－〕〔Kgm 3562.010006.199360024822.0=⨯⨯⨯=2-30 一高为30cm 的铝制圆台形锥台，顶面直径为8.2cm ，底面直径为13cm.。
底面及顶面温度各自均匀，并分别为520℃及20℃，锥台侧面绝热。
试确定通过该锥形台的导热量。
铝的导热系数为100)./(K m W 。
解：根据傅利叶导热公式得dx dt x A λ)(-=Φ因为：5.6301.400+=x x 得23.510=x 301.45.60-=+x r dx x 得dx r x 082.041.0+=代入数据积分得W 1397=Φ2-36 q=1000W/m 2的热流沿x 方向穿过厚为20mm 的平板（见附图）。
已知x=0mm,10mm,20mm 处的温度分别为100℃，60℃及40℃。
试据此确定材料导热系数表达式)1(0b +=λλ（t 为平均温度）中的0λ及b 。
解：x=0mm,x=10mm 处的平均温度80260100=+=t ℃又)1(0b +=λλ 所以热量()21t t q -=δλ即()()6010002.080110000-+=b λ （1）同理x=10mm,x=20mm 处得 ()()406002.050110000-+-=b λ （2）联立得b=-0.009 687.00=λ2-52 在外径为25mm 的管壁上装有铝制的等厚度环肋，相邻肋片中心线之间的距离s=9.5mm,环肋高H=12.5mm,厚δ＝0.8mm 。
管壁温度200=w t ℃，流体温度90=f t ℃，管壁及肋片与流体之间的表面传热系数为110)./(2K m W 。
试确定每米长肋片管（包括肋片及基管部分）的散热量。
解：2521003.1;9.122/m A A mm H H -⨯='==+='δδ 查表得238=λW/(m.K)()31.0)(2/1223=⎥⎦⎤⎢⎣⎡'A h H λmm H r r mm r 4.25;5.12121='+='=从图查得，88.0=f η肋片两面散热量为：()Wt t h r r f w 15.372120=-⎪⎭⎫ ⎝⎛-'=Φπ肋片的实际散热量为：Wf 7.320=Φ=Φη两肋片间基管散热量：()1051;021.921===-=Φ's n W s r t t h f w π总散热量为()W n Z 8.4382=Φ'+Φ=Φ2-53 过热蒸气在外径为127mm 的钢管内流过，测蒸气温度套管的布置如附图所示。
已知套管外径d=15mm ，壁厚δ＝0.9mm ，导热系数=λ49.1)./(K m W 。
蒸气与套管间的表面传热系数h=105)./(2K m W 。
为使测温误差小于蒸气与钢管壁温度差的0.6％，试确定套管应有的长度。
解：按题意应使(),1006.01%6.000==≤mh ch h h θθθθ，()7.166=mh ch ，查附录得：[]81.5)7.166(==ch arc mh ，m H A hUm 119.075.4881.575.48109.01.491053==∴=⨯⨯≡=-，τλ。
第三章3－4 在一内部流动的对流换热试验中（见附图），用电阻加热器产生热量加热量管道内的流体，电加热功率为常数，管道可以当作平壁对待。
试画出在非稳态加热过程中系统中的温度分布随时间的变化（包括电阻加热器，管壁及被加热的管内流体）。
画出典型的四个时刻；初始状态（未开始加热时），稳定状态及两个中间状态。
解：如图所示：3－15 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为5000C ，)/(210K m W ⋅=λ，3/7200m kg =ρ，)/(420K kg J c ⋅=，初始温度为250C 。
问当它突然受到6500C 烟气加热后，为在1min 内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系数为)/(122K m W ⋅。
解：采用集总参数法得：)exp(0τρθθcv hA -=，要使元件报警则C 0500≥τ )ex p(65025650500τρcv hA -=--，代入数据得D ＝0.669mm 验证Bi 数：05.0100095.04)/(3<⨯===-λλhDA V h Bi ，故可采用集总参数法。
3－16 在热处理工艺中，用银球试样来测定淬火介质在不同条件下的冷却能力。
今有两个直径为20mm 的银球，加热到6000C 后被分别置于200C 的盛有静止水的大容器及200C 的循环水中。
用热电偶测得，当因球中心温度从6500C 变化到4500C 时，其降温速率分别为1800C/s 及3600C/s 。
试确定两种情况下银球表面与水之间的表面传热系数。
已知在上述温度范围内银的物性参数为)/(W 360/50010)/(1062.232K m m kg k kg J c ⋅=⋅⨯=＝、、λρ。
解：本题表面传热系数未知，即Bi 数为未知参数，所以无法判断是否满足集总参数法条件。
为此，先假定满足集总参数条件，然后验算（1） 对静止水情行，由)exp(0τρθθcv hA-=，代入数据115.1180/200,00333.03//,430,30206500======-=τθθR A V)/(3149)ln()/(20K m W A V c h ⋅==θθτρ验算Bi 数0333.00291.0)3/()/(<===λλR h A V h Bi v ,满足集总参数条件。