传热学课后答案_第1_2章

1、绪论思考题与习题（P8 9 ）答案：1 冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：Q 与地面的导热量Q f 与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。2略3略4略5略6夏季：在维持20的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。（T外 T内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。（T外 T内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。7热对流不等于对流换热，对流换热=热对流 +热传导热对流为基本

2、传热方式，对流换热为非基本传热方式8门窗、墙壁、楼板等等。以热传导和热对流的方式。9因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。当真空被破坏掉后，1、 2 两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。10 R tRR t118.33 10 2 m 2ARA1211 qtconst 直线const而为时曲线（t ）12.R iR 1R 3R 0t f1q首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热

3、量通过空气夹层。（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a 的大小。）13已知：360mm、0.61Wt f18h 87W2(m ?K )11(m ? K )t f210 h2124W 2? K )墙高 2.8m，宽 3m(m求： q 、 tw1 、 tw2 、解： qt18 ( 10)45.92 W2110.3611mh1h2870.61124qh1 (t f1tw1 )twt fq37.5411817.57 1h187q h2 (t wt f 2 )tw2t f 2q37.549.7 101242h2qA45.922.83 385.73W14. 已知： H3m 、0.2m 、 L2m

4、、45 W(m ? K )tw150 、 tw 285 12求： R t 、 R 、 q 、解： R tAHL 450.27.407 10 4 K3 2WR t0.24.44410 3 m2? K45Wqt28515010 330.4 KW2R4.44410 3mt28515010 3182.3KWR t7.407 10 415已知： di50mm 、 l2.5m、 t f85 、 h 73W 2、 q5110 W2(m? K )m求： twi 、q hth(t wit f )twit fqh85 5110 155 73Aqdilq0.052.551102006.7W 16. 已知 : tw1

5、50 、 tw220 、c1.2 3.96W24、 t w200 ( m ? K)1求： q1.2 、 q1.2 、q1.2解： q1.2c1.2( tw1)4( t w2) 41001003.96(27350)4(27320) 4139.2W2100100mq1.2c1.2t w)4(tw) 4(121001003.96( 273200)4( 273 20)41690.3W2100100mq1.2q1.2q1.21690.3139.21551.1W2m17已知： A24m2 、 h5000W2、 h85W2、 t1 45 1( m ? K )2( m ? K )t2500 、 k h285W

6、2?K )、1mm、398 W(m( m ? K )求： k 、解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁1183.56 W即： k11 1032111(m ? k)h1h2500039085kAt83.5624(500 45) 10 3912.5KW若 k h2kk8583.56k100 1.72 83.56因为： 1=1，= 1h1h2h2即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。18略第一章导热理论基础思考题与习题（P24 ）答案：1 略2已知：10.62W(m ? K )、20.65W(m ? K )、 30.024W、(m

7、? K )4 0.016W( m ? K )求： R 、 R解： R1224 24259 210 31.146 m2 ? K1240.620.650.016WR2 560.265m2 k / W23230.650.024由计算可知， 双 Low-e 膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双 Low-e 膜双真空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。34略56 已知：50mm、 ta bx2 、 a200、 b20002、45W /m(m ? K )求：（ 1） q x 0、 q x 6g（ 2） qv解：（ 1） qdt2bx0x 0x 0dx x 0q xdt2bx x452 (2000) 5

8、0 10 39 103W2dx xmd2 tg（ 2）由qv0dx2g2d t2b 45 ( 2000) 2 180 103 W 3qvdx 2m7略8略9取如图所示球坐标，其为无内热源一维非稳态导热故有：tar 2tr 2rr0, tt0r0, t0rtrR,h(t t f )r10解：建立如图坐标，在x=x 位置取 dx 长度微元体，根据能量守恒有：Qx dxQQx（1）QxdtQd (tdt ?dx)dxx dxdxdxQEAEb AbT 4 (Udx )代入式（ 1），合并整理得：d2 tbU T 40dx2f该问题数学描写为：2dtbU T 40dx2fx0, tT0x l , dt

9、 dx0(假设的 )xlf dtbTe4 f (真实的 )dx x l第二章稳态导热思考题与习题（P51-53）答案1.略2. 略3.解：（ 1）温度分布为t tw1t w1tw 2 x( 设 t w1 tw2 )其与平壁的材料无关的根本原因在coust （即常物性假设） ，否则 t与平壁的材料有关（ 2）由 qdt知， q 与平壁的材料即物性有关dx4. 略d(r 2dt )0tw2drdrtw15. 解：rr1,tt w1 (设tw1 tw 2 )rr2 , ttw2r 1r2有：Q4(tw1 tw2 )11r1r2rR Fr2r14r2 r16. 略tw7. 已知： l4m, h3m,0

10、.251tw115 , tw25 ,0.7W / (m k)tw2求： Q解： Q l , h ?，可认为该墙为无限大平壁QQFt0.7(4 3)15( 5)672W0.258. 已知： F20m2 ,0.14 m,t w215 ，1.28W / (m k), Q 5.5103W求： t w1解： 由QFt得一无限平壁的稳态导热tw1tw2Q5.51030.1415 F151.28209.已知：1 240mm, 220mm，110.7W / (mk),20.58W / ( m k)30.06W / ( m k ), q20.2q1123求：3123解： 设两种情况下的内外面墙壁温度tw1和 t

11、w2 保持不变，且 tw1tw22由题意知：q1tw1 t w2q112tw 1tw2121212q2tw1tw2tw1123tw2123123q1123再由：q20.2q1 ，有t w1tw 20.2 tw1tw 21231212312得：34 3 (12 )40.06( 24020 )90.6mm120.70.5810. 已知： tw1450 ，0.0940.000125t ,tw250 ， q340W / m2求：解： qmt ,m0.094 1.25104tw1t w22mt0.0941.25104 tw1tw 2 t w1tw 2q2q0.0941.25 10445050 450 5

12、0 0.1474m2340即有q340W / m2时有147.4mm11. 已知：1120mm, 13250mm, 3求：3?0.8W / (m k ) ，250mm, 20.12W / ( m k)0.6W / ( m k )t w2tw1,qtw2t w1解：q1231312313tw1321tw2tw113由题意知： qq32131tw 2即有：tw2tw1tw2tw1123131231333322250500.6500mm0.1212. 已知： tw1 600， tw 2480， tw3 200 ， tw4 60 求： R1,R 2 ,R 3RRR2解：由题意知其为多层平壁的稳态导热t

13、w1123故有： qtw1tw4tw1 tw2tw 2tw3t w3tw4123RR 1R 2R 33tw4R1t w1tw 26004800.22Rt w1tw 460060tw1tw2tw3tw4R1R2RR 2t w2tw34802003R=R+R+R0.523Rtw1tw46006012R 3tw3tw420060Rt w1tw 46000.266013. 略14. 已知： 1）12mm, 140W / (m k), 03mm, t f 1250 ， t f60 02 ） 23 ） 3求：q1, q2 ,解：q0t f 1t f2101h10h21 ,h175W / (m2 k), h

14、250W / (m2 k)3mm, 2320W / (m k)t f 1t f 20 , 30, h270W / (m2 k)12q3 , k1 , k2, k3q未变前的1250 6015687.2W / m2310 37540501） k111112129.96W / ( m2k)110 31h11h2754050q1k1t29.96(25060)5692.4W / m2q1q1q05692.45687.25.2W / m22） k211113129.99W / (m2k )210 31h12h27532050q2k2t29.99(25060)5698.4W / m2q2q2q05698.

15、45687.211.2W / m23)k311113136.11W / ( m2k)010 31h10h2754070q3k3t36.11(25060)6860.7W / m2q3q3q06860.75687.21173.5W / m2q3 ?q2q1 ，第三种方案的强化换热效果最好15. 已知： AC35mm, B 130mm，其余尺寸如下图所示，AC1.53W / (m k), B 0.742W / (m k)求： R解：该空斗墙由对称性可取虚线部分，成为三个并联的部分RRA1B1C110R1R 1R2R 2R3R 3R123A2B2C2RA3B3C310RRR1RA1RB1RC 1R3,

16、 R2RA2 RB2 RC 2R1A1B1C13510 313010 3221.53R3 0.1307(m k) / WA1B1C11.53R2A2B 2C 33510 313010 32k) / W21.530.221(mA2B 2C 30.742R111115.04 10 2(m 2 k) / W212R1R20.13070.22116. 已知： d1160mm, d2170mm,158W / (m k ) ， 230mm,2 0.093W / ( m k)340mm,30.17W / (mk ), tw1300， tw 450 求：1）R1,R 2,R 3; 2)ql : 3)tw 2

17、,tw3 .解：3tw4123tw1 1 21）R11ln d22158ln 1701.66410 4 (m k) / W21d1160R 221ln d22221ln 170600.517( m k ) / W2d20.093170R 321ln d22 22 31ln17060 800.279( m k) / W3d22220.17170 60R1= R3R 22)qltt30050314.1W / mR iR 2R 30.5170.2793）由qlt w1tw 2得R 1t w2tw1ql R 1300314.11.66410 4299.95 同理：t w3tw4ql R 350314.

18、10.279137.63 17. 已知：112 , 22 1 , d2 m2d1m求： qlqld2m解：忽略管壁热阻tw31d0211d02 12 2twRln11d022lnd021d0212R1ln d0211ln d02 12 2d1m222d021d02 12qlt ,qlt（管内外壁温 tw1 ,t w3 不变）RRqlR21ln d02 11 ln d02 12 22d021d02 1qlR1d02 11d02 12 22lnd02lnd02 112ln d02 11 ln d041d02 d0211 ln d02 1ln d0412d0d021d1m1( d02 1)d0由题意

19、知： d012d2m1 d1m(d1m22 )d03 12即： d2m2d1md0312( d01 )d01（代入上式）qRln 31 ln 5l231.277qlR1ln 3ln523即：ql0.783qlqlql21.7%即热损失比原来减小 21.7%。ql18. 已知： d1mm, Rl2.2210 3/ m,0.15W / (m k)tw1max65 ， tw240 ，0.5mm,tw 1求： I max解：qlI max2 Rltw1maxtw21ln d22d1122I maxtw1maxtw26540123.7( A)Rld22.2210 312ln0.52d20.15ln119

20、. 已知： d185mm, d2100mm,140W / ( m k), tw1180 20.053W / ( m k), t w340 ， ql52.3W / mRR求：122tw1tw2tw3解：qlttw1tw3lnd2lnd2+2R 1R 21d1d22 2d1d2221222ln2ln1d12d2tw 2ql整理得：d222( t1ln d2 )10020.053(180 401ln 100 )( eql21d11)(e52.32 40851)72mm222或：R2?R 1, 故有qltt w1tw 3R 21d22 22lnd22d222t2(eql1)72mm220. 已知： d

21、10.35mm,13mm,230mm, r199.6kJ / kg, tw1(273.1577.4) tw325，20.03W / (m k),116.3W / ( m k),1h求： mt w3tw1tw1RR解：QF1 tw2F2 tw3R F1R F21111-)2- )31(rr(r12 4 24rt w3tw11111114 1 (11)42( 11)2 d12(d12 1)2(d12 1)2( d12 12 2 )2(25273.1577.4)1(11)1(11 )16.30.350.3560.030.3560.416102.7W或：R F1= R F2,故有：Qtw3t w12(

22、25273.1577.4)0.03102.7W1( 11 )11()42r2r30.3560.416mQ102.73.61.85kg / hl21. 略 22.r199.6略d 2m20,tt ftt 2dx 2123. 解：x0,1t1t ft f, hxl ,t 2t f2t ,t1 t 2f解微分方程可得其通解：c1emxc2 e mx由此得温度分布（略）24. 已知：l25mm,3mm,140W / (m k), h75W/ (m2k ), t080 t f30 ，qx l0求：, ql解： mlhU lh2L l2h l 0.0252750.4725AL140 310 3m18.9ch m(lx)(80ch0.472518.9 x030)ch(ml )ch(0.4725)44.91ch(0.472518.9x)t3044.91ch(0.472518.9x)QhU2hqlLmL0 th(ml )m 0th(ml )27530)th(0.4725)