传热学圆筒壁计算题
传热学题库
传热学题库：一、判断题１、抽出保温瓶胆玻璃夹层中的空气，一则可以减少热对流；二则可以防止热辐射。
２、通常认为 Bi<0.1 时，物体内部的温度趋于均匀一致，亦即不存在温度梯度。
３、当流体外绕管束作对流换热时，通常总认为管束的顺排和叉排比较，叉排比顺排换热效果较好些。
４、热辐射的动力是温度，因此任何物体的温度只要大于0℃都在不断地向外辐射能量。
５、当圆管直径 d>dcr （临界热绝缘直径）时，在管子外面包托一层绝热材料才能起隔热保温作用。
１、只要是黑体，看起来都是黑的。
２、对一个圆筒状物体而言，只要外面包以保温材料，就一定能起到隔热保温作用。
３、物理量相似，则对应的几何量相似。
４、一般来说，膜状凝结换热比珠状凝结换热强。
５、判别集总参数法的唯一判据为V Bi = M 1.0)A /V (h <λ，式中：对于无限大平板M = 1；对于无限长圆柱M = 1／2；对于球M = 1／3。
二、选择题１、大多数金属都是良好的热导体,这是因为ａ、由于分子振动的能量传递； ｂ、许多自由电子的存在；ｃ、特殊的微生物存在晶体结构中；ｄ、中子从热端向冷端的迁移。
２、识别对流换热是根据下面的哪几条？ａ、价电子的移动； ｂ、能量传递是流体整体运动的结果；ｃ、紧靠固体表面的少量流体分子层的纯导热作用；ｄ、流体----固体界面出现轻微的扰动。
３、气体辐射具有什么样的特点？ａ、容积辐射；ｂ、表面辐射；ｃ、与固体辐射相同；ｄ、都不是。
１、当速度边界层的厚度δ大于热边界层厚度δt 时，则普朗特数 ａ、Pr>1； ｂ、Pr ＝1； ｃ、Pr<1； ｄ、两者无关。
２、为了强化传热，一般说来我们采用何种措施？ａ、尽量减小在传热过程中热阻大的环节热阻；ｂ、尽量减小在传热过程中热阻小的环节热阻；ｃ、尽量减小在传热过程中各个热阻的大小； ｄ、采用加肋片的办法。
３、气体辐射和固体辐射所不同的其中之一表现在对投射辐射的反应时： ａ、α＋τ＝１； ｂ、τ＋ρ＝１； ｃ、ρ＋α＝１； ｄ、α＋τ＋ρ＝１1．对于过热器中：高温烟气→金属外壁→金属内壁→过热蒸汽的传热过程次序为A ．复合换热、导热、对流换热B ．导热、对流换热、复合换热C ．对流换热、复合换热、导热D ．复合换热、对流换热、导热2．绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数（ ）自然对流。
传热学计算总结
《传热学》计算题总结一、 题型导热换热、对流换热、辐射换热、换热器 二、 公式小结1、 平壁稳态导热 第一类边界条件： 1） 单层：xt t t t w w w δ121--=221/)(m W t t q w w -=δλ多层∑∑=+=+-=-=ni in n i i in R t t t t q 1,11111λλδ第三类边界条件：传热问题2112111h h t t q n i i f f ++-=∑=λδ单位W/m 22、 圆筒壁稳态导热第一类边界条件 单层：121121r r n r r nt t t t w w w =--()12212112212r r n l t t t t r r n lw w w w πλπλ-=-=Φ多层：∑=++-=Φn i ii i n w w r r n l t t 111,1121 λπ第三类边界条件：1211112121ln 2121+=+++-=∑n n i i if f l r h ri r r h t t q ππλπ单位：W/m3、 对流换热 牛顿冷却公式：[]W )(f w t t hA Φ-=吸放热热量（热对流）：tvc t t mc p f f p ∆=-=Φρ)(21平板对流换热表面换热系数h管内对流换热表面换热系数h ：n Nu Pr Re023.08.0=（紊流，流体被加热n=0.4,流体被冷却 n=0.3）对流换热解题步骤1）定性温度→查物性，下标f 由t f 确定，下标w 由t w 确定； 2）由Re 判断流态；3）据Re 选择准则关联式计算Nu f ； 4）计算h 。
注意：1）外掠平板定性温度tm=1/2(tw+tf);管内定性温度tf 2）外掠平板临界Re=5×105；管内临界Re=104 3）换热量据牛顿冷却公式计算。
4、辐射换热斯蒂芬－玻尔兹曼定律（四次方定律）: （黑体）两表面封闭体系的辐射换热量：（实际表面）几种特殊情况的简化式： （a ） X 1-2=1时：（其中一个表面为平面或凸表面）（b ）A 1=A 2 时：（两无限大平壁之间）(c) A 1/A 2≈0 时 （空腔与内包壁）遮热板：111)T T (21214241b 2,1-+-=εεσq5、换热器设计计算传热过程方程式m t kA ∆=Φ；minmax minmax t lnt t t t m ∆∆∆-∆=∆热平衡式)()(22221111t t c M t t c M '-''=''-'=Φ， 其中M 为质量流量kg/s,c 为定压比热，由对应算术平均温度确定。
传热学考试题
1.平壁与圆筒壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同的条件下，圆筒内表面积等于平壁表面积，试问哪种情况下导热量大？
2.冬天，房顶上结霜的房屋保暖性能好，还是不结霜的好？
3.某管道外径为2r ，外壁温度为t 1，外包两层厚度均为r ，导热系数分别为λ2和λ3（λ2=2λ3）的保温材料，外表面温度为t 2，如将两层保温材料位置对调，其他条件不变，保温情况如何变化？
4.在一台缩小为实物1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃的空气加热过程，实物中空气的平均流速为6.03m/s ，问模型中的流速应为多少？若模型中的h 为195W/m2.K ，求相应实物中的值。
5.如图所示，对横掠正方形截面棒的受迫对流换热进行试验测定，测得的结果如下，当u1=20m/s ，h1=50 W/m2.K ，当u2=15m/s ，h2=40 W/m2.K ，假定换热规律遵循如下函数形式， ，其中c ，m ，n 为常数，正方形截面对角线l=0.5m ，试确定l=1m,空气流速为15m/s 和30m/s 时的h 为多少？
u
6.一水平封闭夹层，上、下表面间距为16mm ，夹层内充满压力为1个
大气压的空气，表面温度分别为80℃和40℃，试计算热表面在上和下两种情形通过单位面积夹层的传热量之比。
n m c Pr Re Nu。
热工学-传热习题
1. 一大平板，高3m ，宽2m ，厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。
解：解：由傅立叶导热定律： 热阻 0.027.407/3245R K W A λδλ==⨯⨯＝m 热流量 121005032456750000.02w w t t A W λδ-Φ=⨯⨯⨯=－＝热流密度 2675000112500 W/m 32q A Φ==⨯＝2. 空气在一根内径50mm ，长2.5m 的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h =70W/(m 2·K) ，热流密度为q =5000W/m 2，试求管壁温度及热流量。
解：由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 500080151.42C 70w f q t t h =+=+= 50000.05 2.51963.50 W qA q dlππΦ===⨯⨯⨯=3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250 mm ，热导率分别为0.6 W/(m ⋅K)和0.4 W/(m ⋅K)，炉墙内外壁面温度分别维持700 ︒C 和80 ︒C 不变。
（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076 W/(m ⋅K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。
解：多层平壁的导热量计算:122121270080595.2W/m 0.2500.2500.60.4w w t t q δδλλ--==＝＋＋又122212170080595.20.2500.60.076w w t t q δδδλλ--==''＝+＋得到：247.5 mm δ=4． 热电厂有一外径为100 mm 的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为04.0=λ W/(m ⋅K)的玻璃绵保温。
传热
传热学一．选择题。
1.Nu准则数的表达式为（A αL/λ）。
2.根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（A 强制对流换热和自然对流换热）。
3.雷诺准则反映了（ A 流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小）。
4.高温换热器采用下述那种布置方式更安全（ B 顺流和逆流）。
5.为了达到降低壁温的目的，肋片应装在( D 换热系数较小一侧)。
6.灰体表面的有效辐射（ B 小于）对应温度下黑体的辐射力。
7.通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ C W/m ）。
8.公式Ø=KF∆t称为（ A 傅立叶定律）。
.9.描述浮升力与粘质力的相对大小的准则数称为（ B Gr ）。
.10.当管长远大于管径时圆管横向布置时的管外膜状凝结换热系数与竖放时相比（A 横放时大）。
11.下列物质中，（B 熔融的铁水）可以产生热对流。
12.增厚圆管外的保温层，热损失（ D 可能变大，也可能变小）。
13.导温系数的物理意义是（C 反应材料传播温度变化的能力）。
14.有ɛ—NTU法进行换热器的校核计算比较方便，这是因为（C 不需要计算对数平均温差）。
15.对于辐射换热的表面热阻下述（C）表达方式使正确的。
16.对于换热器的顺流与逆流布置，下列（ B 逆流的流动阻力大于顺流）说法是错误的。
17.肋片效率值（ B 小于一）。
18.非稳态导热过程中两侧壁温差（B 远大于）稳态导热。
19.整齐中若含有不凝结气体将（ A 大大减弱）凝结换热效果。
20.空间辐射热阻与（A表面粗糙度）有关。
21.灰体的吸收率与（ A ）波长无关。
22.暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为（ D 复合换热）。
23.高温过热气常采用（ B 顺流域逆流混合）布置方式。
24.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A 热辐射)。
25.准则方程式Nu=f（Gr,Pr）反映了（C 自然对流换热）的变化规律。
26.判断管内稳流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据（ C I /d <50）。
热工学传热习题
热工学-传热习题.————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:ﻩ1. 一大平板，高3m ，宽2ｍ,厚 0.02m ，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为1001=t ℃、502=t ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。
解:解：由傅立叶导热定律: 热阻 0.027.407/3245R K W A λδλ==⨯⨯＝ｍ 热流量 121005032456750000.02w w t t A W λδ-Φ=⨯⨯⨯=－＝热流密度 2675000112500 W/m 32q A Φ==⨯＝2. 空气在一根内径50m ｍ,长２.５m 的管子内流动并被加热,已知空气平均温度为80℃,管内对流换热的表面传热系数为ｈ=70W/（ｍ2·Ｋ) ,热流密度为q =5000Ｗ/m 2，试求管壁温度及热流量。
解:由牛顿冷却公式：()f w t t h q -=得到 500080151.42C 70w f q t t h =+=+= 50000.05 2.51963.50 W qA q dlππΦ===⨯⨯⨯=3.炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为２50 mm,热导率分别为0．6 Ｗ／(m ⋅Ｋ)和0.4 W/(ｍ⋅K ）,炉墙内外壁面温度分别维持70０ ︒C 和80 ︒Ｃ不变。
(1）试求通过炉墙的热流密度;（2)如果用热导率为0．076 Ｗ／(ｍ⋅K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变,试确定该保温层的厚度。
解：多层平壁的导热量计算:122121270080595.2W/m 0.2500.2500.60.4w w t t q δδλλ--==＝＋＋又122212170080595.20.2500.60.076w w t t q δδδλλ--==''＝+＋得到:247.5 mm δ=4． 热电厂有一外径为1００ mm 的过热蒸汽管道（钢管）,用热导率为04.0=λ W/（m ⋅K)的玻璃绵保温。
《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
d 2t qv 0 2 dx
边界条件： dt
dx x 0
0
dt h t x tf dx x
分析求解：
qv dt x c1 dx
qv 2 qv 2 t x tf 2 h
dt q qv x dx
5、无限长圆筒壁稳态导热
95 0.25 10 3 Bi 6.0 10 5 0.1 398 hR
用集总参数法计算
0e( BiFo)
ha
R ln
0
398 3 0.25 10 ln100 43.53s 4 95 1.108 10
t tf 0.01t0 tf 120 0.01 25 120 119.05
(2) 导温系数a（热扩散率） a c 物理意义：物体被加热或冷却时，物体内各部分温 度趋向均匀一致的能力。
(3) 物性参数为常数且无内热源
2t 2t 2t t a 2 2 2 x y z
(4) 物性参数为常数且无内热源的稳态温度场
当导热系数为常数时，对均匀网络内部节点二维稳态导 热的差分方程为
克希霍夫电流定律
用电阻网络来模拟一个具体的热系统时还必须 使电—一热系统之间有类似的边界条件，即当满足 了电一热系统之间边界条件类似之后，电网络节点 测得的电势分布才能真正模拟系统中的温度分布。
1、等 温边界条件是最简单的情况，相 应于热系统 的等温边界只要在电模型的边界节点上维持等电势 即可。
内热源：
h t tf Udx hU qv t tf AL dx AL
dt 2 qv dt 2 hU 0 t tf 0 2 2 dx dx AL
传热学-第2章稳态热传导-习题课
12. 图中所示为纯铝制作的圆锥形截面。其圆形截面
直径为D=ax1/2，其中a=0.5m1/2。小端位于
x1=25mm处，大端位于x2=125mm处，端部温度 分别为T1=600K和T2=400K，周侧面隔热良好。 （1）作一维假定，推导用符号形式
表示的温度分布T(x)的表示式，
画出温度分布的示意图。 （2）计算传热热流量Q。
习题课 一维稳态导热 — 肋片
14. 采用套管式热电偶温度计测量管道内的蒸汽温度，
套管长H=6cm，直径为1.5cm，壁厚为2mm，
导热系数为40W/(m.K)，温度计读数为240℃。
若套管根部温度为100℃，
V
蒸汽与套管壁的换热系数
为140W/(m2.K)。
如果仅考虑套管的导热，
t0
试求管道内蒸汽的真实温度。
习题课 一维稳态导热 — 圆筒壁
9. 蒸汽管道的外直径d1=30mm，准备包两层厚度都是 15mm的不同材料的热绝缘层。a种材料的导热系数 λa=0.04W/(m.K)，b种材料的导热系数 λb=0.1W/(m.K)。 若温差一定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案： （1）a在里层，b在外层； （2）b在里层，a在外层；哪一种好，为什么？
习题课傅立叶定律和导热微分方程应用如图所示的墙壁其导热系数为50wmk厚度为50mm在稳态情况下墙壁内一维温度分布为t2002000x1墙壁两侧表面的热流密度
传热学
第 2 章 稳态热传导 习题课
习题课 傅立叶定律和导热微分方程应用
1. 如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m.K)，
厚度为50mm，在稳态情况下墙壁内一维温度
习题课 变导热系数和变截面稳态导热
10. 某炉壁由厚度为250mm的耐火粘土制品层和 厚500mm的红砖层组成。内壁温度为1000℃， 外壁温度为50℃。耐火粘土的导热系数为
传热学--复习
第9章 辐射传热的计算
角系数：表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面
2的角系数，用符号X1,2 表示。
n 1 j x1 j 1 ② 完整性：对于n个面组成的封闭系统 j 1 1 j 1 n
① 相对性
A1 X 1, 2 A2 X 2,1
③可加性：
X 1.2 X 1, 2 a X 1, 2b
J1
J2
s A1 X 1,2 ( Eb1 Eb 2 )
s
1 1 1 1 X 1,2 1 X 2,1 1 1 2
Eb 2
表面辐射热阻
1 A1 X 1,2
ห้องสมุดไป่ตู้
1 2 2 A2
系统黑度
(或称为系统发射率)
1 1 A1 1 1 1 A2 2
kAtm qm1c p1 t1 t1 qm 2 c p 2 t2 t2
qm
4
d 2 u
传热强化与削弱：目的、途径
传热学复习
考试时间：元月2日（周四）晚7:00 考试地点：G2202
题型： 填空题：3'10 选择题：2'10 简答题：5' 3 计算题：35'
传热学复习—问答
导热
1.傅里叶导热定律的内容并写出其数学表达式？ 2. 导热系数与导温系数的物理意义？ t 2t 2t 2t 2 2 2 c x y z c 3. 导热微分方程的简化？
对流
1. 对流换热的影响因素？ Nu c Re m Pr n (m 0, n 0) 2. 粘性大的流体一般Pr数也较大，由特征数关联式
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传热学圆筒壁计算题
题目：一个长为100mm，直径为20mm的钢制圆筒，内填有绝热材料，已知筒内初始温度为80℃，外表面与环境温度相同，为20℃，求每米长圆筒的热损失。
解答：
1.已知条件：
o圆筒长度 L=100mm
o圆筒直径 D=20mm
o圆筒内初始温度T1=80℃
o圆筒外表面温度T2=20℃
2.计算热传导系数 K：
由于圆筒内填充有绝热材料，所以圆筒的热传导系数可以简化为金属圆筒的表面传热系数。
根据传热学原理，对于空气，其表面传热系数约为
23W/(m²·℃)。
由于圆筒的外表面与空气接触，所以我们可以得到：
K=23W/(m²·℃)
3. 计算热传导 Q：
根据傅里叶定律，热传导可以用以下公式表示：
Q=K×A×ΔT
其中 A 是传热面积（此处为圆筒的表面积），ΔT 是温度差（此处为 T1-
T2）。
4.计算每米长圆筒的热损失：
由于题目要求的是每米长圆筒的热损失，所以我们需要将 Q 与 L 相除：
Q_loss=Q/L
5.代入已知数值进行计算：
首先计算 A 和ΔT：
A=π×D×L=π×20mm×100mm=6283mm²
ΔT=T1-T2=80℃-20℃=60℃
然后代入公式计算 Q 和 Q_loss：
Q=23W/(m²·℃)×6283mm²×60℃=814890W
Q_loss=Q/L=814890W/1m=814890W/m
所以，每米长圆筒的热损失为814890W/m。