传热学第四版答案杨世铭
传热学考研上海工程技术大学杨世铭《传热学》考研真题
传热学考研上海工程技术大学杨世铭《传热学》考研真题一、考研真题第1章绪论一、填空题1-1 在热流给定的传热过程中，传热系数增加一倍，冷热流体间的温差是原来的______。
[浙江大学2006、2007研]【答案】一半@~~【解析】根据传热方程式，在热流一定的情况下，传热系数增加一倍，由于保持不变，所以冷热流体间的温差是原来的一半。
1-2 锅炉炉墙外墙与大气间的换热是______。
[浙江大学2006研]【答案】对流换热@~~1-3 已知一个换热过程的温压为100℃，热流量为10Kw，则其热阻为______。
[浙江大学2006研]【答案】【解析】设热阻为，则根据传热方程式可知。
把、代入上式，可得热阻为：。
1-4 在一维稳态传热过程中，每一个换热环节的热阻分别为0.01K/W、5K/W、100K/W，则热阻为______的换热环节上采取强化传热措施效果最好。
[浙江大学2006研]【答案】【解析】热阻为的换热环节在总热阻中占主导地位，它具有改变总热阻的最大潜力。
因此，在热阻为的换热环节上采取强化传热措施效果最好。
1-5 自然对流换热是指______。
[浙江大学2000研]【答案】由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
二、名词解释题1-6 对流换热。
[东南大学2002研]答：工程上，把流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程称为对流换热。
1-7 传热系数。
[东南大学2002研]答：传热系数在数值上等于冷、热流体间温差℃、传热面积时热流量的值。
它表征传热过程强烈程度。
三、综合题1-8 对于室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的热量传递过程中，包含哪些传热环节？[华中科技大学2004研]解：传热环节包括热水与暖气内壁面的对流换热和辐射换热、暖气内壁面与外壁面之间的导热、外壁面与室内空气的对流换热和辐射换热。
1-9 图1-1所示为一半圆与一平面所组成的表面，温度保持在500℃，周围流体的问题为300℃，对流换热系数h＝1W/（m2·K），已知D＝100mm，L＝300mm，试求出此表面的散热量。
第四版传热学第五、六,七 八 章习题解答
第五章复习题1、试用简明的语言说明热边界层的概念。
答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。
2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率σα22x A ，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。
3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？答：=∂∆∂-=yyt th λ（5—4）)()(f w t t h h t-=∂∂-λ （2—11）式（5—4）中的h 是未知量，而式（2—17）中的h 是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的λ为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h 的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。
4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用？答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小5、对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件 （2）边界条件 （速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。
基本概念与定性分析5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度的如下变化关系式：x xRe 1~δ解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为：221xy u v dx d y u v x y u ∂+-=∂∂+∂∂ρρ 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δ则有2211111111δρδδv +⨯-=⨯+⨯ 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v 必须是2δ量级。
《传热学》杨世铭-陶文铨-第八章热辐射
Eλ
E , T ε , T E ,blackbody , T Eb , T
这样，前面定义的半球总发射率则可以写为：
E ,actualemitted , T
εT
0
ε , T E ,blackbody , T dλ
体角的概念。 定义：球面面积除以球半径的平方称为立 体角，单位：sr(球面度)。
c 2 r
20
要说明黑体向半球空间辐射出去的能量按不同方向分 布的规律，只有对不同方向的相等的立体角来比较才有意
义。如图8-8和8-9所示：
图8-9
立体角定义图
21
dAc rd r sin d
面积dA向空间不同经度角方向单位立体角中辐射出去的能量是相等的。
因此，研究黑体辐射在空间不同方向的分布只要查明辐射能按不同纬度 角分布的规律就可以了。
根据前面辐射力的定义， E( , ) d( , )
dA
，如果考察落
到d立体角内的能量，则 辐射力定义式可写为：
E( , )
d( , ) dA d
30
一般情况下，T≤800K时，物体的颜色变化是看不见的 （无可见光），此时均在红外谱区。 加热金属，即T↑，颜色将由从暗红色→鲜红色→桔红 色→白炽色。（根据颜色的变化，炉钢工人就能知道炉内的 大体温度） 我们所用的普通灯泡，其效率为10％。随着科学技术 的发展，必须逐渐淘汰耗能多的灯泡改用节能灯，可以大大 节省电力。
透明体： 1
黑体概念
黑体：是指能吸收投入到其面
上的所有热辐射能的物体，是 一种科学假想的物体，现实生 活中是不存在的。但却可以人 工制造出近似的人工黑体。
图8-5
第四版传热学复习题答案
第四版传热学复习题答案1. 什么是傅里叶定律？它在传热学中有什么应用？答：傅里叶定律是描述热传导过程中热量传递速率的物理定律。
它表明热量传递速率与温度梯度成正比，与导热面积和材料的热导率有关。
在传热学中，傅里叶定律用于计算固体材料内部的热传导问题。
2. 热对流和热辐射有何区别？答：热对流是指流体内部由于温度差异引起的热量传递过程，它依赖于流体的流动。
而热辐射是指物体由于温度而发射电磁波（主要是红外线）进行热量传递的过程，它不需要介质，可以在真空中进行。
3. 描述牛顿冷却定律的数学表达式。
答：牛顿冷却定律的数学表达式为：\[ \frac{dT}{dt} = -h(T -T_{\infty}) \]，其中，\( \frac{dT}{dt} \) 是物体温度随时间的变化率，\( h \) 是对流换热系数，\( T \) 是物体的温度，\( T_{\infty} \) 是周围流体的温度。
4. 什么是临界瑞利数？它在自然对流中的意义是什么？答：临界瑞利数是自然对流中流体由层流转变为湍流的临界值。
它是一个无量纲数，用于表征流体的热膨胀效应和重力效应的相对重要性。
当瑞利数超过临界值时，流体内部的自然对流会从层流状态转变为湍流状态。
5. 简述热辐射的基本定律。
答：热辐射的基本定律包括斯特藩-玻尔兹曼定律、普朗克定律和维恩位移定律。
斯特藩-玻尔兹曼定律表明，一个黑体单位面积的辐射功率与其绝对温度的四次方成正比。
普朗克定律描述了黑体辐射的光谱分布。
维恩位移定律指出，黑体辐射峰值波长与其温度成反比。
6. 什么是热阻？如何计算？答：热阻是指在热传导过程中，由于材料的导热性能限制而产生的阻碍热量传递的能力。
热阻的计算公式为：\[ R = \frac{\Delta x}{kA} \]，其中，\( \Delta x \) 是材料的厚度，\( k \) 是材料的热导率，\( A \) 是导热面积。
7. 描述相变传热的特点。
答：相变传热是指在物质相变过程中伴随的热量传递过程。
传热学15-16
d1
= hu d λ η
0 1
−1
0
=
hd
λ
= Nu
同理： 同理：
ρud ud π2 = = = Re η ν
ηc p ν π3 = = = Pr a λ
Nu x = f ( x ' , Re, Pr)
强制对流: 强制对流
Nu = f (Re, Pr)
同理，对于其他情况： 同理，对于其他情况： Nu — 待定特征数 （含有待求的 ） 含有待求的h） Re, Pr, Gr — 已定特征数 各特征数之间存在着函数关系
入口段长度l 入口段长度
入口段长度l 入口段长度
层流时： 层流时： 湍流时: 湍流时:
l/d ≈ 0.05RePr 19 h (平均值）不受入口段的影响 平均值） 平均值 l/d > 60
热边界条件有均匀热流 均匀壁温两种 均匀热流和 两种。 3. 热边界条件有均匀热流和均匀壁温两种。
传热学
第四版
杨世铭 陶文全 编著 主讲教师 张岩 能源与动力学院
1
第六章 单相对流换热的实验关联式
2
对流换热分类
单相对流换热
3
6-1 相似原理及量纲分析
1. 问题的提出 实验法是获得表面传热系数计算式的主要方法。然而， 实验法是获得表面传热系数计算式的主要方法。然而， 经常遇到如下两个问题: 经常遇到如下两个问题: (1) 变量太多 A B (2)
h = f (v, tw, t f , λ, cp, ρ,α,η, l)
实验中应测哪些量（是否所有的物理量都测） 实验中应测哪些量（是否所有的物理量都测） 实验数据如何整理（整理成什么样函数关系） 实验数据如何整理（整理成什么样函数关系）
《传热学》杨世铭-陶文铨-第十章传热分析与计算
t x
t
Ax dt k dA 0 t
t x ln kAx t
t x texp(kAx )
可见，当地温差随换热面呈指数变化，则沿整个换热面的平 均温差为： 1 A 1 A
t m
A
0
t x dA x
A
0
t exp( kAx )dA x
l (t fi t fo ) Φ (d o 2 )
d 0 dd o 2 do2
d l (t fi t fo ) 1 1 2 2 dd o 2 (do 2 ) 22 do 2 h2 do 2
22 d cr or h2
Bi
t h th R tc tc
式中：下标1、2分别表示两种流体，上角标 ` 表示进口， `` 表示出口，图表中均以P为横坐标，R为参量。
（2）P的物理意义：流体2的实际温升与理论上所能达到
的最大温升之比，所以只能小于1 （3）R的物理意义：两种流体的热容量之比
t h t h qmc cc R tc tc qmh ch
Φ
l (t fi t fo )
d 1 1 1 ln( o ) hi d i 2 di ho d o
圆管外敷保温层后：
Φ
l (t fi t fo )
d o1 do2 1 1 1 1 ln( ) ln( ) hi d i 21 di 22 d o1 ho d o 2
TB,out TA,in (tube side)
增加管程
TB,in (shell side) TA,in (tube side) TA,out TB,out
TB,in (shell side)
《传热学》杨世铭-陶文铨-第五章对流传热理论基础
" Q" Q y y dy
v t c p t v dydx y y
第五章 对流换热
27
2t 2t Q导热 2 dxdy＋ 2 dxdy x y
Q对流 t u v t c p u t dxdy c p v t dxdy x y x y t t u v c p u v t t dxdy y x y x t t c p u v dxdy y x
u y
c) 所有物性参数（、cp、、）为常量 4个未知量:：速度 u、v；温度 t；压力 p 需要4个方程: 连续性方程(1)、动量方程(2)、能量方程(3)
第五章 对流换热 17
1 质量守恒方程(连续性方程) 流体的连续流动遵循质量守恒规律 从流场中 (x, y) 处取出边长为 dx、dy 的微元体 M 为质量流量 [kg/s] 单位时间内、沿x轴方向、 经x表面流入微元体的质量 单位时间内、沿x轴方向、经 x+dx表面流出微元体的质量
1 质量守恒方程(连续性方程) 2 动量守恒方程
二维、常物性、无内热 源、不可压缩的牛顿型 流体
u u u p 2u 2u （ u v ) Fx ( 2 2 ) x y x x y v v v p 2v 2v （ u v ) Fy ( 2 2 ) x y y x y (1) (2) (3) (4)
2t 2t Q导热 2 dxdy＋ 2 dxdy x y 单位时间内、 沿 x 方向热对流传递 到微元体的净热量：
1 2 Qx (qm )in (h u gz )in (qm )in (h)in dyu c pt 2 " " Q Q " " " " x x Q对流，x Qx Qx Q Q dx dx dx x x x x
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。
第1章-绪论__传热学(第四版)
流体被加热时：
q h(t w t f )
流体被冷却时：
（1-3）
q h(t f t w )
（1-4）
tf 式中， t及 分别为壁面温度和流体温度， w ℃。
• 如果把温差（亦称温压）记为 t，并约定永 远取正值，则牛顿冷却公式可表示为
q ht
Aht
单位
2 W/ 。 m K
一般地，就介质而言：水的对流换热比空气 强烈； 就换热方式而言：有相变的强于无相变的；
强制对流强于自然对流。
对流换热研究的基本任务： 用理论分析或
实验的方法推出各种场合下表面换热导数的
关系式。
表面传热系数的数值范围
课前回顾：
传热学 热量传递的速率方程 热量传递的三种基本方式 热传导：定义、特点、傅里叶定律 热对流：定义、对流换热、特点、 牛顿冷却定律
铜：
q q
tw1 tw2
300 100 375 1.5 106 W m2 0.05 36.4 300 100 1.46 105 W m2 0.05 300 100 2.32 9.28 103 W m2 0.05 300 100 9.68 102 W m2 0.05
热量传递中的三类问题
强化传热 削弱传热
温度控制
日常生活中的例子
a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和冬 天都保持22度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的 感觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于 保温。如何解释其道理？越厚越好？
第1章 绪论
1.1 传热学的研究内容及其在科学技术和工程 中的应用 1.4 传热学的发展史和研究方法
传热学【第四版】课后答案
第一章 导热理论基础1. 按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。
答：铜>铝>黄铜>碳钢；隔热保温材料导热系数最大值为0.12W/（m •K ）膨胀珍珠岩散料：25℃ 60-300Kg/m 3 0.021-0.062 W/（m •K ） 矿渣棉： 30℃ 207 Kg/m 3 0.058 W/（m •K ）软泡沫塑料： 30℃ 41-162 Kg/m 3 0.043-0.056 W/（m •K ） 2. 推导导热微分方程式的已知前提条件是什么？ 答：导热物体为各向同性材料。
3．(1)m k xt /2000=∂∂ , q=-2×105(w/m 2). (2)m k xt /2000-=∂∂, q=2×105(w/m 2). 4. (1),00==x q 3109⨯==δx q w/m 2 (2) 5108.1⨯=νq w/m 35. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c ，无内热源，试推导圆柱坐标系的导热微分方程式。
答：2222211[()]t t t t a r r r r r zτφ∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂ 6. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c ，无内热源，试推导球坐标系的导热微分方程式。
答：2222222111[()(sin )]sin sin t t t ta r r r r r r θτθθθθϕ∂∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂∂ 7. 一半径为Ｒ的实心球，初始温度均匀并等于t 0，突然将其放入一温度恒定并等于t f 的液体槽内冷却。
已知球的热物性参数是λ、ρ和c ，球壁表面的表面传热系数为h ，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。
答：2201[()],0,00,0,0,,()f r R r Rt t r r R c r r r r R t t tr R h t t rλττρττλ==∂∂∂=><<∂∂∂=≤≤=∂>=-=-∂0,0dtr dr== 8. 从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热将热量散发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为ε，导热系数为λ，棒的长度为l ，横截面面积为f ，截面周长为Ｕ，棒根部温度为Ｔ0。
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传热学第四版答案杨世铭【篇一：传热学第二章答案第四版-杨世铭-陶文铨】p> 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。
?t??q＝－?gradt???n?x，其中：gradt为空间某点的温答：傅立叶定律的一般形式为： ??qn度梯度；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；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qx,qy及qz，如何获得该点的热密度矢量？???????q?q?i?q?j?q?kxyz答：，其中i,j,k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：??0时，tw?f1(?)②第二类边界条件：??0时??(??(?t)w?f2(?)?x③第三类边界条件：5 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。
不同意，因为当扩展表面的截面不均时，不同截面上的热流密度不均匀，不可看作一维问题。
9 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，肋片导热热数流量反而会下降。
试分析这一观点的正确性。
答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流密度为零。
通过肋片的热流已达到最大值，不会因为高度的增加而发生变化。
10 在式（2-57）所给出的分析解中，不出现导热物体的导热系数，请你提供理论依据。
答：由于式（2-57）所描述的问题为稳态导热，且物体的导热系数沿x方向和y方向的数值相等并为常数。
11 有人对二维矩形物体中的稳态无内热源常物性的导热问题进行了数值计算。
矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为tf的流体发生对流换热。
你能预测他所得的温度场的解吗？答：能，因为在一边绝热其余三边为相同边界条件时，矩形物体内部的温度分布应为关于绝热边的中心线对称分布。
习题?t)w?h(tw?tf)?x平板2-1 用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400w/m。
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，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。
水垢的导热系数取为1w/(m.k)。
解：由题意得2q?＝所以t=238.2℃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45w/(m.k),0. 07w/(m.k)及0.1w/(m.k)。
冷藏室的有效换热面积为37.2m，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热22w/(m.k)w/(m.k)计算。
为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏系数可分别按1.5及2.52tw?111?424000.0031w/m2室内的冷却排管每小时需带走的热量。
解：由题意得??a?＝357.14w30?(?2)?37.211123110.0007940.1520.0095????????h1h2?1?2?3＝1.52.5450.070.1t1?t22-3有一厚为20mm的平板墙，导热系数为1.3w/(m.k)。
为使每平方米墙的热损失不超过1500w,在外表面上覆盖了一层导热系数为0.12w/(m.k)的保温材料。
已知复合壁两侧的温度分别为750℃及55℃，试确定此时保温层的厚度。
解：依据题意，有q?t1?t212??1?2?750?55?15000.0202?1.30.12m ，解得：?2?0.053752-4 一烘箱的炉门由两种保温材料a及b组成，且?a?2?b(见附图)。
已知?a?0.1w/(m.k),?b?0.06w/(m.k),烘箱内空气温度tf1?400℃，内壁面的总表面传热系数h1?50w/(m.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℃，外表面总传热系数h2?9.5w/(m.k)。
2q?解：热损失为tf1?tfwab??a?b?h1?tf1?t??h2?t?tf2?又tfw?50℃；?a??b联立得?a?0.078m;?b?0.039m2-5 对于无限大平板内的一维导热问题，试说明在三类边界条件中，两侧边界条件的哪些组合可以使平板中的温度场获得确定的解？解：两侧面的第一类边界条件；一侧面的第一类边界条件和第二类边界条件；一侧面的第一类边界条件和另一侧面的第三类边界条件；一侧面的第一类边界条件和另一侧面的第三类边界条件。
平壁导热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60cm?60cm。
不考虑空气间隙中的自然对流。
玻璃的导热系数为0.78w/(m.k)。
q1?解：t1?t2123???1?2?3＝116.53w/m2q2?t1?t21?1?5200w/m?q?aq?41.95wq25200??44.62所以 q1116.53的表面温度to=-10℃，试计算通过三层玻璃窗导热的热流密度。
解： 2-12 在某一产品的制造过程中，厚为1.0mm的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为0.2mm。
薄膜表面上有一股冷却气流流过，其温度为20℃，对流换热表面传热系数为2w/(m.k)。
同时，有一股辐射能透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如附图所示。
40基板的另一面维持在温度t1?30℃。
生成工艺要求薄膜与基板结合面的温度t0?60℃，试w/(m.k),基板的导热系数确定辐射热流密度q应为多大？薄膜的导热系数?f?0.02?s?0.06w/(m.k)。
投射到结合面上的辐射热流全部为结合面所吸收。
薄膜对60℃的热辐射是不透明的。
解：根据公式q?k?t得q?2-13 在附图所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度?远小于直径d。
由于安装制造不好，试件与冷热表面之间平均存在着一层厚为??0.1mm的空气隙。
设热表面温度60?30?60?30?1800w/m20.0010.0612q???60?20???1142.8w/m10.2?10?3?400.02qz?q?q??2942.8w/m2t1?180℃，冷表面温度t2?30℃，空气隙的导热系数可分别按t1,t2查取。
试计算空气隙的存在给导热系数测定带来的误差。
通过空气隙的辐射换热可以略而不计。
?2解：查附表8得t1?180℃，?1?3.72?10w/(m.k); ?2t2?30℃，?2?2.67?10w/(m.k);??无空气时t1?t2180?30?d2a??4?f?有空气隙时??0.029315??f?34.32??ft1?t2??12????1?2?fa???43.98? f得?f???f?28.1%?f所以相对误差为圆筒体2-14 外径为100mm的蒸气管道，覆盖密度为20kg/m的超细玻璃棉毡保温。
已知蒸气管道外壁温度为400℃，希望保温层外表面温度不超过50℃。
且每米长管道上散热量小于163w，试确定所需的保温层厚度。
解：保温材料的平均温度为3400?50?2252t=℃?0.08475w/(m.k) 由附录7查得导热系数为?0.033?0.?lnd12???t1?t2??d2代入数据得到 d2＝0.314mm 所以??d2?d1?107mm22-15 外径为50mm的蒸气管道外，包覆有厚为40mm平均导热系数为0.11w/(m.k)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2?l?t1?t2?lnd1d2/?1?lnd3d2/?2w 代入数据得到 ?z?168.25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2?l?t1?t2???1??72.33wlnd1d2/?12?l?t1?t2???2??358.29wlnd3d2/?2???????z 12因为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。
?32-16 一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22?10?。
导线外包有厚为1mm导热系数为0.15w/(m.k)的绝缘层。
限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度为0℃。
试确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。
q?2?l?q?解：根据题意有：22??l(t1?t2)2??1?0.15?65?0???119.8wln(r2/r1)ln2.5/1.5119.86?ir解得：i?232.36a2-17 一蒸汽锅炉炉膛中的蒸发受热面管壁受到温度为1000℃的烟气加热，管内沸水温度为200℃，烟气与受热面管子外壁间的复合换热表面传热系数为100w/(m.k)，沸水与内壁间的表面传热系数为5000w/(m.k)，管壁厚6mm，管壁??42w/(m.k)，外径为52mm。
试计算下列三种情况下受热面单位长度上的热负荷：（1）换热表面是干净的；（2）外表面结了一层厚为1mm的烟灰，其??0.08w/(m.k)；（3）内表面上有一层厚为2mm的水垢，其??1w/(m.k)。
解：⑴22??2?l(t1?t2)2??1?1000?200???12532.98wln(r2/r1)1ln52/401115000?0.02420.026?100r1h1?1h2r2【篇二：传热学第一章答案第四版-杨世铭-陶文铨】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。