热量传输习题

1、热量传输习题1、有一厚度为S =370mm的无限大耐火砖炉墙，它的两侧表面分别保持均匀不 变的温度，其中内壁面温度 T仁1650E，外壁面温度T2=300C。若耐火砖的平均导热系数为=0.815+0.00076T W/mC，试求每平方米炉墙面积的散热量。2、有一厚度为2S的平壁，平壁内具有均匀分布的内热源。 假定平壁的长宽远大 于壁厚，平壁两侧表面温度分别恒为tw，内热源强度为qv,平壁材料的导热系 数为常数。试写出这一稳态导热过程的微分方程与边界条件。3、 一种合金钢的球形滚珠的直径d= 5mm，初始温度t0= 450 C,密度等于7822kg/m3,比热容是 444J/ (kg*)，导热系

2、数为 38W/ (m?K)。若放入 tf = 30C 的油流中冷却，表面传热系数h= 120W/ (m2*)，试求滚珠的时间常数，冷却到100 C所需要的时间以及允许采用集总参数分析方法求解的最大滚珠直径。4、 大型加热炉的炉门由两层材料构成。内层的导热系数入仁0.24W/mK，夕卜层厚5mm,导热系数 入2=0.12 W/m炉内温度tf1=800C，炉内介质与内墙的对 流表面传热系数和辐射表面传热系数分别为h1=18 W/ (m2?K)，hr=220W/(m2?K)0炉外空气温度tf2=30 C，总表面传热系数 h0=16 W/ (m2?K)。(1) 若要求炉门外壁温度不得超过 60C，内层

3、材料的厚度至少不能低于多少？(2) 若外层材料的耐温极限是85C，上述设计方案是否可行？5、管道内径d1 = 57mm，内壁温度tw1 = 150C，周围空气温度tf2 = 30C，外表与 空气间对流给热系数h2= 10.5 w/m2 K，管壁材料，二0.233w/m K，当厚度分别为 50mm、100mm时，求管道热损失，并计算管道临界直径；若将管壁材料更换为 二1.4w/m K的材料，其他条件不变，管道临界直径有何变化？&利用空气自然冷却直径为3mm的水平铝质导线(电阻率 尸0.0286mm2/m), 此时电线表面温度为tw = 90C,远离导线的空气温度为 30C。(1)求对流给热系数；

4、（2）若要表面温度保持90C不变，求允许通过的最大电流Imax。已知=略 T，空气的物性参数X，其它如下表。空气的物性参数水平柱外绕流准数关系式中的 C与nV入a适用范围（Gr Pr）Cn30 C_616.00 10 6-22.673 10 2-622.9 10 6层流10-81041.181/860 C-618.97 10-22.893 10-627.2 10过渡流4910 100.531/490 C-622.10 103.126 10-2-631.9 10湍流91210 100.131/37、一块厚200mm的钢板初始温度为20C，被放入1000E高温的加热炉内，两 侧受热。已知钢板的 入

5、=34.8w/mC，a= 0.555X 10-5m2/s,加热过程中的平均 表面传热系数h= 174w/（m2 C） （h为对流给热系数）。试求：（1）钢板受热表面 达到500C温度所需的时间：（2）此段时间内每平方米截面传入钢板的累计热量。8、两块相距很近的相互平行的大平板1和2,温度分别保持T1=527C, T2=27C表面黑度分别为0.6、0.8,试求辐射换热量。心 1 000 ctn2几25甜9、人工黑体空腔的内壁近似为黑 体，并保持均匀的恒定温度。假如 空腔内表面积 Aw=1000 cm2,小孔 的面积Ah=2cm2,小孔的辐射功 率等于0.7w。问空腔应保持多高 的温度？若空腔内壁

6、的发射率降至 w=0.2，该小孔是否仍具有近似黑体的性质？若小孔正前方 0.25m处有一个 面积As=1cm2的辐射敏感元件，它所得到的投射辐射是多少？10、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。由于铸件凝固收缩和铸型受热膨胀，铸 件与铸型间形成厚1mm的空气隙。已知气隙两侧铸型和铸件的温度分别为 300C 和600C,铸型和铸件的表面黑度分别为 0.8和0.67。若空隙中的气体为透热体， 求铸件与金属铸型表面之间的辐射换热量。（10分）opVOi幵II一nII11Jtl)000I)05JO钿20 30Cp17，11、用热电偶测量钢水的温度。已知钢水的温度为1650C，热电偶插入钢水前的温度为20r

7、。热电偶的接点可以看作是球形，直径d=1mm,密度p7900kg/m3.等压比热Cp=420 J/(kgC)，导热系数2=50 W/(m C )。热电偶接点与钢水的对流换热系数h=3000 W/(m2 C)。已知“薄材”的无量纲温度计算公式为12、有一半径为0.2m的钢坯，初始温度为t0=20,将它置于炉温为tf=900C的加热炉中加热，如果将钢坯近似视为无限长圆柱体，炉气与钢坯之间的对流换热系数h=180 W/(m2C)，钢坯的导热系数2=36 W/(m C)，热扩散系数a=0.695 W-5m2/So求将钢坯加热到800C时所需要的时间。9J，求热电偶测得钢水温度为1648 C时所需的时间U 01 Q. 02 0.05h F13、空气以5m/s的速度流经一内径为60mm的直管被加热，管长2.4m，已知空 气平均温度90C，管壁温度140C,求：对流给热系数。14、水以0.5kg/s的流量流过一个内径为2.5cm、长为15m的管道，水的进口温 度为10C，沿管长管壁温度保持均匀为 99T。求：水的出口温度。15、问答题：（ 1 ）热量传输有哪几种方式？有何异同？（ 2）什么是温度场？（ 3）什么是黑体、白体和透明体？（4）薄材和厚材的概念？（ 5）什么是辐射力、单色辐射力和辐射强度？（ 6）非稳态导热过程中，导体