华科版工程传热学课后习题答案
《传热学》课后习题答案-第四章
t k i，j 1 t k i，j t k i，j 1 t k i , j r r rj rj r 2 r 2 rj r
并简化，可以得出与上式完全一样相同的结果。
4-7、 一金属短圆柱在炉内受热厚被竖直地移植到空气中冷却， 底面可以认为是绝热的。为用数值法确定冷却过程中柱体温 度的变化， 取中心角为 1rad 的区域来研究 （如本题附图所示） 。 已知柱体表面发射率，自然对流表面传热系数，环境温度， 金属的热扩散率，试列出图中节点（1，1） ， （M,1）(M,n)及 （M,N） 的离散方程式。 在 r 及 z 方向上网格是各自均分的。 解：应用热平衡法来建立四个节点点离散方程。 节点（1，1） ：
， 离散方程的建立 4-5、试将直角坐标中的常物性无内热源的二维稳态导热微分方程化为显式差分格式，并指 出其稳定性条件（ x y) 。 解：常物性无内热源二维非稳态方程微分方程为
4.3636t 2 2.53t1 1.8336t f
t2
2.53t f 1.8336t f
2t 2t t a x 2 y 2
Bi=0.1,1,10 的三种情况计算下列特征方程的根
n (n 1,2,6) :
n a Fo 2 0.2 并用计算机查明，当 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： n Bi 0.1 1.0 10
tan n
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 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？
工程传热学智慧树知到课后章节答案2023年下华中科技大学
工程传热学智慧树知到课后章节答案2023年下华中科技大学华中科技大学第一章测试1.传热学是研究温差作用下热量传递规律的科学。
（）答案:对2.传热系数与导热系数的单位不同。
（）答案:对3.物体的导热系数越大，热扩散率就一定越大。
（）答案:错4.导热系数的物理意义是什么？（）答案:表明材料导热能力的强弱。
5.以下材料中，导热系数较大的是（）答案:纯铜6.物体不论（）高低，都在相互辐射能量，只是辐射能量的大小不同。
答案:温度7.工程中常遇到热量从固体壁面一侧的高温流体，通过固体壁面传递给另一侧低温流体的过程，称为（）。
答案:传热过程8.热量传递的三种基本方式为（）答案:热传导;热对流;热辐射9.下列哪几种传热方式不需要有物体的宏观运动？（）答案:热传导;热辐射10.下列各参数中，属于物性参数的是？（）答案:密度;热导率;热扩散率第二章测试1.下列哪些种传热过程是由于物体的宏观运动导致? ( )答案:对流;复合传热2.热流密度方向与等温线的法线方向总是处在同一条直线上。
( )答案:对3.通过长圆筒壁导热时，圆筒壁内的温度呈分布规律。
( )答案:对数曲线4.在稳态导热中，已知三层平壁的内外表面温度差为60℃，三层热阻之比Rλ1 ：Rλ2 ：Rλ3=1：3：8，则各层的温度降为。
( )5℃、15℃、40℃5.若已知某种气体的密度为0.617kg/m3，比热为1.122kJ/(kg K)，导热系数为0.0484W/(m K) ，则其导温系数是89.9 错10-6m2／s。
( )答案:错6.稳态温度场中温度处处均匀。
( )答案:错7.第一类，第二类和第三类边界条件分别可以用下列哪些数学表达式表达。
①②③( )答案:①②③8.已知平壁的两个壁面的温差是30℃，材料的导热系数是50W/(m K)，通过的热流密度是600W/m2，则该平壁的壁厚是多少? ( )2.5m9.通过圆筒壁的一维稳态导热时，单位面积上的热流密度是处处相等的。
传热学习题(附参考答案)
传热学习题（附参考答案）一、单选题（共56题，每题1分，共56分）1.安装在管路中的阀门( )A、需考虑流体方向B、不必考虑流体方向C、不必考虑操作时的方便D、不必考虑维修时的方便正确答案：A2.用水蒸气在列管换热器中加热某盐溶液，水蒸气走壳程。
为强化传热，下列措施中最为经济有效的是( )A、增大换热器尺寸以增大传热面积B、减少传热壁面厚度C、改单管程为双管程D、在壳程设置折流挡板正确答案：C3.下列不能提高对流传热膜系数的是( )。
A、增大管径；B、利用多管程结构；C、冷凝时在管壁上开一些纵槽。
D、在壳程内装折流挡板；正确答案：A4.离心泵是依靠离心力对流体作功，其作功的部件是( )。
A、电机B、泵轴C、叶轮D、泵壳正确答案：C5.对于活化能越大的反应，速率常数随温度变化越 ( )A、不确定B、大C、小D、无关正确答案：B6.有机玻璃是指( )。
A、聚甲基丙烯酸甲酯B、聚苯乙烯C、聚乙烯D、聚氯乙烯正确答案：A7.水在无相变时在圆形管内强制湍流，对流传热系数αi为1000W ／（m2·℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则αi为( )A、不变B、500C、2000D、1741正确答案：D8.不属于换热器检修内容的是( )A、清扫管束和壳体B、管束焊口、胀口处理及单管更换C、检查修复管箱、前后盖、大小浮头、接管及其密封面，更换垫片D、检查校验安全附件正确答案：D9.间歇反应器的一个生产周期不包括( )A、出料时间B、反应时间C、加料时间D、设备维修时间正确答案：D10.可在器内设置搅拌器的是( )换热器A、套管B、釜式C、热管D、夹套正确答案：D11.流体流量突然减少，会导致传热温差( )。
A、始终不变B、下降C、升高D、变化无规律正确答案：B12.下列哪个选项不是列管换热器的主要构成部件。
( )A、封头B、管束C、外壳D、蛇管正确答案：D13.列管式换热器一般不采用多壳程结构，而采用( )以强化传热效果A、翅片板B、折流挡板C、隔板D、波纹板正确答案：B14.裂解气深冷分离过程中采用的主要方法是( )A、精馏法B、特殊精馏法C、萃取法D、吸附法正确答案：A15.下面关于裂解气分离流程说法正确的是( )A、一套乙烯装置采用哪种流程，主要取决于流程对所需处理裂解气的适应性、能量消耗、运转周期及稳定性、装置投资等几个方面。
工程传热学 答案 华中科大 许国良版
《工程传热学》习题解析 华中科大许国良版（1-4章）适用于以下版本教材（题号按中国电力出版社版，华中科大出版社版本题号需微调）1-4解:W K A R /103.14525.203.04-⨯=⨯⨯==λδKW tA15003.08010025.245=-⨯⨯⨯=∆=Φδλ 23/3025.210150m KW A q =⨯⨯=Φ= 1-7 解：22121/632015.0003.05.5152011m W h h t t q f f =++-=++-=λW q A Q 5.113=⨯= W K A R /103.35.05.12.1003.03-⨯=⨯⨯==λδ W K Ah /101.05.55.12.1111=⨯⨯=W K Ah /108.27205.12.11132-⨯=⨯⨯=1-17 解：若处于稳定工况，则)()(324241w w w w t t A t t A -=-=Φδλσε∴Kt t t t w w w w 5.2845.17)285300(1067.51.00.1285)(448424123=-⨯⨯⨯⨯-=--=-λεδσ 5.11= ℃1-19 解：221/1.2571016.14.0101001m W h t t q =+-=+-=λδ2－1 按题意q r r t≤+∆保墙则6786.03.102.01830301300=--=-∆≥墙保r q t r 则mm r 65.7407465.06786.011.0==⨯=⋅≥保保保λδ 2-4 根据稳态热平衡应有：222121111h t t h h t t f w B B A A f f -=+++-λδλδ 由此解得：m m A B 0793.0,0396.0==δδ 2-10m mr m m r m m r m mr 5.110405.90405.4540403214213121=+++==++==+==δδδδδδm W r r r r r rt t /77.31212.0)5.905.110ln(25.0)5.455.90ln(45)405.45ln()30250(14.32)ln()ln()ln()(233422311241=++-⨯⨯=++-=Φλλλπ2-17Ω⨯=⨯⨯==-=Φ=--∞227210908.9)0015.0(1107)(πρπA L R t t dL h R I w 故热平衡为)100)(103(300010908.9)180(322-⨯⨯⨯=⨯⨯--w t π由此解得5.213=w t ℃ 导线中心的温度为5.2131940015.0)0015.0(42222+⨯⨯⨯=+Φ=∙πλR I t r t w i94.226=℃3-1 解：（1）时间常数hAcVs ρτ=，已知094.2=AcVρ当)/(582K m W h ⋅=时，s s 1.3658/10094.231=⨯=τ 当)/(1162K m W h ⋅=时，s s 05.18116/10094.232=⨯=τ（2）过余温度s s e e ττττθθ//0300---=⋅=3-3解：根据能量守恒原理，有)(∞--=t t hA qA d dtcVτρ 对单位面积而言，其体积为301.0101m mm S A V =⨯=⋅= 代入其它参数，可得)20(7010001.01047.078003--=⨯⨯⨯t d dtτ)7/150(7036660--=⇒t d dtτ )7/150(36667--=⇒t d dt τ分离变量积分⎰⎰-=--ττ0300366677/150)7/150(d t t d tτ36667|)7/150ln(300-=-⇒t t 令975.218180=⇒=t τ 3-7解：首先判断能否用集总参数法求解m R l Rl R Rl l R A V 3221091.0)001.001.0(201.0002.0)5.0(22-⨯=+⨯⨯=+=+=πππ 05.0105.914.81091.085)/(33<⨯=⨯⨯==--λA V h Biv故可用集总参数法。
华中科技大学2004传热学答案
华中科技大学二零零四年招收硕士研究生入学考试试题答案一、简答题1、答：时间常数的定义为τ0=ρcv/aA采用热电偶测量温度时，根据非稳态积总参数法的无量纲温度表达式，时间常数越小，热电偶越能反映出流体温度的变动，动态温度测量精确度越高。
2、答:流体流动时，粘性的作用区域仅限于靠近壁面的薄层内，这一区域为速度边界层。
边界层外速度梯度很小，粘性作用可以忽略，流动可以认为是理想流体的无旋流动，求解容易得多，在外边界层内速度变化很快。
边界层厚度δ：通常规定达到主流速度外99%处的距离为流动边界的厚度。
在近壁面的一个薄层，流体温度沿法线方向剧烈变化，在薄层外，温度梯度几乎为零。
这个薄层为温度边界层。
一般温度达到来流99%的位置定义为热边界层。
Рr=v/a 是动量扩散能力之比。
当pr>1时，σ>σt当pr=1时，σt =σ当pr<1时，σ<σt3、答：△t/℃ 随着过热温度△t=t w -t s 的增加会有四个换热规律全然不同的区域：膜态沸腾 100 q1）自然对流区：壁面过热温度小时沸腾尚未开始，换热规律服从单相自然对流规律；2)核态沸腾区：从开始沸腾点开始，在加热面的某些特定点上产生气泡。
开始阶段，汽化核心产生气泡彼此互不干扰，称孤立气泡区。
随着△t的进一步增加，汽化核心增加，气泡互相影响，并会合成汽块及汽柱。
核太沸腾又称泡状沸腾。
特点是温差小，换热强，一般工业应用都设计在这个范围内。
这个区域的终点是临界热流密度点。
3）过渡沸腾：从峰值点进一步提高△t，热流密度不仅不升高，反而越来越降低。
这是因为气泡产生的速度大于它脱离加热面的速度，气泡汇聚覆盖在加热面上，传热过程只依靠蒸汽的导热和辐射，因而传热恶化。
这种情况持续到最低传热流密度为止。
过渡过程很不稳定。
4）稳定模态沸腾：从最低热流密度起换热规律再次发生转折。
这时随着t w的提高，辐射换热量占据的比例越来越大，所以q随△t的增加而增加。
工程传热学 习题解答 华中科技大学 许国良版 (5-7章)
G1 J2 Eb2 (1/ 2 1)q1,2 Eb2 2.32104W / m2
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第二种：一板温度为 527℃，一板为 27℃
（1）板 1 的本身辐射 E1 Eb1 0.8 5.67 10 8 18579 W / m2
则 A1 X 1,2 A2 X 2,1 ，因 X 1,2 1, 所以 X 2,1 A1 / A2 ，于是有：
（a）
X 2,1
2(W
W / 2) / sin
s in
（b）
X 2,1
W 2H W
（c）
X 2,1
2H
W W
/ sin
7-3 解：第一种：两板温度都为 527℃。
（1）板 1 的本身辐射 E1 Eb1 0.8 5.67 10 8 (527 273)4 18579 W / m2
（2）
定性温度 t f
t
' f
t
'' f
2
45 ℃，物性参数与（1）相同，因为是被冷却，所以 n 取
0.3
Nu 0.023Re0.8 Pr0.3 hd
h 20 10 3 0.023 (3.95 10 4 )0.8 3.930.3 h 5294 .5W / m2 K 0.642
h 不同是因为：一个是被加热，一个是被冷却，速度分布受温度分布影响， Nu 不同。
5-9 解：
（1）
定性温度 t f
t
' f
t
'' f
2
45 ℃
查 45℃水的物性参数有：
990.2kg / m3 ,Cp 4.174kJ /(kg K), 0.642W /(m K),v 0.608106 m2 / s Pr 3.93, 601.4 106 kg / m s
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，
华中科技大学工程传热学课后习题答案
45 2.5 2
100 80 150 KW 0.03
150 10 3 q 30 KW / m 2 A 2.5 2
1-6 一单层玻璃窗， 高 1.2m， 宽 1.5 m， 玻璃厚 0.3 mm， 玻璃导热系数为 = 1.05 W/(mK)，室内外的空气温度分别为 20 ℃和 5 ℃，室内外空气与玻璃窗之间对 流换热的表面传热系数分别为 h1 = 5.5 W/(m2K) 和 h2 = 20 W/(m2K)，试求玻 璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。
0 1 2 0.00378 0.00267 0.02646 0.03745 21.92% 0.02915 0.02915 0
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)。已知λ A=0.1 w/m•K，λB=0.06 w/m•K。烘箱内空气温度 tf1=400℃，内壁面的总表面 传热系数 h1=50 w/m2•K。为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于 50℃。设可把炉门导热作为一维导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。 环境温度 tf2=25℃，外表面总表面传热系数 h2=9.5 w/m2•K。
2-13 一直径为 30mm、 壁温为 100℃的管子向温度为 20℃的环境散热， 热损失率 为 100W/m。为把热损失减小到 50W/m，有两种材料可以同时被利用。材料 A 的导热系数为 0.5 w/m•K，可利用度为 3.14×10-3m3/m；材料 B 的导热系数为 0.1 w/m•K，可利用度为 4.0×10-3m3/m。试分析如何敷设这两种材料才能达到 上要求。假设敷设这两种材料后，外表面与环境间的表面传热系数与原来一样。
《传热学》课后习题答案-第一章
传热学习题集第一章思考题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：，其中，－热流密度；－导热系数；－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：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－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。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
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
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17.5第一章:1・3—大平板，高2・5m,宽2 m,厚0.03m 导热系数为45 W/(m ・K),两侧表 面温度分别为tl = 100-C, t2 = 80 "C,试求该板的热阻、热流量、热流密 度。
0)= Z4—= 45x 2.5x 2x 100~ 80 = 150/CW 3 0.03 1- 6 一单层玻璃窗，高1.2ni,宽1.5 in,玻璃厚0・3 mm,玻璃导热系数为九二1.05W/(m K),室内外的空气温度分别为20 9和5 9,室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为hl = 5.5 W/(m2 K)和h2 = 20 W/(m2.K),试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热Q= Axq = 113.5W60.003…R-=- 3・3xl(T'K/W1.2x 1.5x 0.54- = ---------- ------ = 0」01K / W Ah 】 1.2x1.5x5.5A/T =1.2X 1.5X 20 =278X10 KW1・16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5=0.1 ni 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入=17.5 VV/(m.K), 试问在稳态工况下表面3的tw3温度为多少?解：若处于稳定工况，则一 / €8a(T ：x -T ：2)w3 — l wl A =127・l.OxO.lx5.67x IO -8 x(3004 -4004)=132.67 °C150x103 2.5x 2=30KW/m 2阻。
63W/〃F 20-510.003"" =----- + ------------- F -----5.50.5 20<P=fMa (r ；1-r ；2)=1-18 解：q = = 257.1W / /H 2d 1 0.4 1—+ — ------ +—A h 1.6 101・19 一厚度为0・4m, 导热系数为16 W/m K的平面墙壁，其一侧维持100・C的温度，另一侧和温度为10・C的流体进行对流换热，表面传热系数为10W/(m2K),求通过墙壁的热流密度。
解:I+/i 100-10(U~~rL6+10= 257.1W/加$第二章：2-1按题意一——<q卞+厂保则兀 > 备•勺= 0.11x 0.6786 = 0.07465 = 74.65mm装制造不好，试件与冷、热表面之间存在着一厚度为△=0.1mm的空气隙。
设热表面温度tl=18()-C,冷表面温度t2=30-C,空气隙的导热系数可分别按tl. t2 査取。
试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。
通过空气隙的辐射换热可以忽略不计。
(<D=58・2wd=120mm)解：不考虑空气隙时侧得的导热系数记为入0,则人0 58.2己知空气隙的平均厚度A2均为O.lmnn并设导热系数分别为入1、入2, 则试件实际的导热系数应满足：2・4 一烘箱的炉门由两种保温材料A和B做成，且6 A=2 6 B(见附图)。
已知入A=0.1 w/ni-K,入B=0.06 w/m*K。
烘箱内空气温度tfl=400°C,内壁面的总表面传热系数hl=50 w/m2-K.为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于50・C。
设可把炉门导热作为一维导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。
环境温度tf2=25e C,外表面总表面传热系数h2=9・5、v/m2・K。
解：根据稳态热平衡应有：由此解得：叽=0・0396/儿厲=0.0793/?/2-10 -内径为80mni,厚度为5.5mm,导热系数为45 W/m-K的蒸汽管道，内壁温度为2509,外壁覆盖有两层保温层，内保温层厚度45mm,导热系数为0.25W/m*K,外保温层厚20mm,导热系数为0.12 W/m>K<>若最外侧的壁面温0.00378 0.00267 _ 0 02646+ 0.037450.02915=- ------------- ------- =21.92%0.029156 d d A4A A度为30-C,求单位管长的散热损失。
解：/; = 40mmr2 =40+5] = 45.5mmr3 = 40+ 百 + 西=90.5mm心=40+ £ + 為 + 為=110.5/nm45.5 . 90.5 . 110.5ln( ------ ) ln( -------- ) ln( ---------4U ] 45.5 I 90.5"45- 0.25 0.12= 312.77W/m2-13 一直径为30I1U1K壁温为100C的管子向温度为2（TC的环境散热，热损失率为lOOW/nio为把热损失减小到50VV/m,有两种材料可以同时被利用。
材料A 的导热系数为（）・5 w/m・K,可利用度为3.14X10-3m3/m；材料B的导热系数为0.1 w/ni-K,可利用度为4.0X10-3m3/nio试分析如何敷设这两种材料才能达到上要求。
假设敷设这两种材料后，外表面与环境间的表面传热系数与原来一样。
解：对表面的换热系数h应满足下列热平衡式：/7（1OO—2O）X3.14x0.03 = 100 由此得h=13.27w/m2*K每米长管道上绝热层每层的体积为V=^«+12-<2）当E在内，A在外时，E与A材料的外径为d2、d3町分别由上式得出。
“3 = J%.785+盃=^3 14x 10 /0.785 + 07742 = 04此时每米长度上的散热最为:100-20In®%。
)| In"%』| 16.28x0.1 6.28x0.5 1X27 x 3.14x0.1当A在内，B在外时，A与E材料的外径为d2、d3可分别由上式得出。
=\4^0/0585+0^3^ = 0077443.72x3.14x(250-30)△ * /%.785十船=VHX10%.785+0，°32*0 07 di MJ%785 + 〃；=严 10 %785 +(IE _ O .l此时每米长度上的散热量为：Q _ 100-201I"% | 山（1°%叭 16.28x0.5 6.28x0.1 13.27x3.14x0・ 1 绝热性能好的材料B 在内才能实现要求。
2- 17 180A 的电流通过直径为3mm 的不锈钢导线[X =19W/ (m-D ]o 导线浸在 温度为100・C 的液体中，表面传热系数为3000W/(IH2--C),导线的电阻率为70 uQ ・cm,长度为lm,试求导线的表面温度及中心温度？ 解：厂/?=①肋厶（5 一。
） R = p-='CO F =9.908x1% A 才（0.0015尸故热平衡为（180尸 x 9.908x10^ = 3000 x 〃x （3x1 CT'）（几 一 100） 由此解得人.= 213・5C 导线中心的温度为=226.94 °C= 74.2W//n ———~ x 0.0015'（0.0015）-4x19+ 213.5第三章:3- 1 一热电偶的QcV/A 之值为2.094 kJ/(m2 Kb 初始温度为2(TC,后将其置于 320C 的气流中。
试计算在气流与热电偶之间的表面传热系数为58 W/(m2・K)及116W/(m2 K)的两种情形下，热电偶的时间常数，并画出两种情形下热电偶读数 的过余温度随时间的变化曲线。
解：(1)时间常数乙二伴，己知 ^=2.094nA A当力=58VV !(nr • K)时,r vl = 2.094 x 10’ / 58 = 36.Is 当/?=116W/(〃『・K)时,r j2 = 2.094xl05/116= 18.055⑵过余温度0 = G Q V" - -300e _r/r,3- 3 一厚10 mm 的大平壁(满足集总参数分析法求解的条件)，初温为3009,密 度为7800 kg/m3,比热容为0.47 kJ/(kg.*C),导热系数为45 W/(m K), 一侧有恒 定热流q = 100 W/ni2流入，另一侧与20C 的空气对流换热，换热系数为70 W/(m2・K)。
试求3min 后平壁的温度。
解：对单位面积而言，其体积为V = AS = lxlQmm = 0.01m 5代入其它参数，可得7800 x 0.47 xl03x0.01^- = 100- 70(/ - 20) => 36660务=-70(/ -150/7)根据能量守恒原理，^pcV dtqh — hA(t — /g) q = -300o7 "(150/7) -猛「令j = 180=>f = 218.9753- 7 一根体温计的水银泡长10 mm,直径4 mm,护士将它放入病人口中之前, 水银泡维持18-C ；放入病人口中时，水银泡表面的换热系数为85 W/(m2.K)o 如果要求测温误差不超过0・29,试求体温计放入口中后，至少需要多长时间， 才能将它从体温为39. 49的病人口中取出。
已别水银泡的物性参数为p 二13520 kg/m3, c = 139.4 J/(kg**C), A- 8.14 W/fni-K),,解：首先判断能否用集总参数法求解V _ 叔 I _ RI ~A~ InRl + nR 1 ~ 2(/+0.5/?)故可用集总参数法。
根据题意，少〃> 4924即册乔"924=> r > 94.45 3・12 —块厚10 mm 的大铝板，初始温度为4009,突然将其浸入9(TC 的流体中, 表面传热系数为1400W/(ni2K)o 试求使铝板中心温度降低到180°C 所需要的时 间。
解：2铝=2360/(加 K) h —師=显=0.02966 V 0」 满足集总参数法条件。
Q—=exp(- BivFov)dt n —= (1T73666(/-150/7) 分离变虽积分300f d(r-150/7) r-150/70.002x0.01 2x(0.01+0.001)0.91xl0"3m=exp(-BivFov) = exp(-9.5x 10~3F<?) < -0.218-39.4=0.009300180190 400—90HeAP(lo・02966FO) ufoh第四章:4一2解：由外掠平板流动的动量微分方程du dud 2uU ——+ V —= V 一- dx dv 6厂•IF由于”8/〜兀y 〜力.而由连续性方程 dii Or八——+ — = 0 dv 內可知“~毁$,因此动量微分方程(1)式中各项的数量级如下:X在边界层内，粘性力项与惯性力项具冇相同的数量级，也就是:即.所以2〜一^VXJR J4- 3,解：三种情况下的温度分布曲线如下所示:(1)(2)4-14 解：（1）lgN” = lgC +〃lgRe+l/31gPi求出了三个D值，然后取平均值。