武汉理工传热学复习大纲

1、热传导热对流热辐射传热学传热学热流密度温度场温度梯度傅里叶定律导热系数肋片效率努谢尔数：Nu雷诺数：Re普朗特数：Pr格拉晓夫数：Gr一基本概念一基本概念珠状凝结膜状凝结临界热流密度辐射力单色辐射力定向辐射强度黑度灰体角系数肋化系数临界热绝缘直径传热过程定义及热阻分析法几种典型情况下（平壁、圆管壁、肋壁）传热系数k的计算换热器的型式及其应用对数平均温差定义、特点及其计算利用对数平均温差法或效能传热单元数法进行换热器的设计及校核计算传热过程的强化与隔热保温措施1一双层玻璃窗，宽1.1m，高1.2m，厚3，导热系数为1.05w/(mK)；中间空气层厚5mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为2.60

2、10-2w（mk）。室内空气温度为25。表面传热系数为20w/(m2K)；室外空气温度为-10，表面传热系数为15w/(m2K)。试计算通过双层玻璃的散热量，并与单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。二习题二习题由题意知道导热的条件为：解：找出热阻，并画出热阻图如图1所示:稳态工作状况；通过多层平壁为一维导热；忽略接触热阻；物质是常物性的。玻璃窗由玻璃层、中间空气层所组成。 A=1.11.2m2导热系数=1.05w/(m.k)空气层厚度=5mm导热系数=2.6010-2w/(m.k)玻璃厚度=3mm导热系数=1.05w/(m.k)求玻璃窗通过双层玻璃的散热量并与

3、单层玻璃窗相比较。玻璃厚度=3mm由题意知道导热的条件为：解：找出热阻，并画出热阻图如图1所示:稳态工作状况；通过多层平壁为一维导热；忽略接触热阻；物质是常物性的。玻璃窗内tf1=25，外tf2=-20，图1 热阻图243211fwwwwfttttttAhAAAAh2332211111单层玻璃窗:倍63. 257.18883.495233221112111hhAttff15105. 1003. 0026. 0005. 005. 1003. 02012 . 11 . 12025w57.188根据导热方程计算多层玻璃窗:21114111hhAttww15105. 1003. 02012 . 11

4、. 12025w83.495比较2电子仪器机箱内的空气温度为50。箱内有一芯片，它是一个功率为3103 w的热源。芯片两侧表面的面积为0.5cm1.0cm，空气流经表面积的对流换热系数为h=9w/(m2K)。在忽略辐射和边缘换热的情况下试求芯片的表面温度。AAh21tf2=50C =310-3wh2=9w/(m2k)t1=?t2=?t1=?tf2/2 h1=9w/(m2k)tf1=50CAh11t2=?A= 0.510-4m2解：hAttf1211忽略1121fthAtC33.535033. 350105 . 091210343tf1 3.空气受迫流过室内取暖器中的对流式换热器，其换热系数h1

5、135.6w/(m2K)。设换热器的表面温度恒定为338.71K，而空气为291.48K。试确定取暖量为8790w时所需的换热器换热面积。解：h1135.6w/(m2K)tw=338.71Ktf =291.48K=8790w换热面积A:fwtthA1httAfw6 .113548.2917 .3388790 430的空气吹过150的热表面，如果空气与热表面之间的对流换热系数h=1135.6w/(m2K)，试计算这个热表面对流散热的热流密度。 5有一台传热面积为12m2的氨蒸发器，氨液的蒸发温度为0,被冷却水的进口温度为9.7，出口温度为5，蒸发器中的传热量为69000w，试计算传热系数。7火管

6、锅炉炉胆的热流密度为48000w，钢板制成的炉胆厚度为20，试求其内外壁面的温差,设:(1)炉胆两侧没有污垢； (2)在水的一侧积有1.5厚的水垢； (3)在水的一侧积有1.5，另一侧积有2厚的烟灰。6为什么湿砖的导热系数比干燥砖的导热系数大？8一复合三层壁由0.5cm厚的铝板、0.25cm厚的石棉以及2cm厚的玻璃棉组成；中间层为石棉。铝板外表面温度为400，玻璃棉外表面温度为50。试确定单位面积上的热流量。9一外径为5.0cm的钢管(=45.0w/(mK)），被一层厚为4.2cm的氧化镁隔热材料(=0.07w/mK）所包裹，而氧化镁外又包了一层3.4cm厚的玻璃纤维隔热材料(=0.048w

7、/(mK)）。若钢管外壁面温度为370K，玻璃纤维隔热层外壁面温度为305K.问：氧化镁与玻璃纤维间的界面温度为多少？10厚200mm的耐火砖墙，导热系数1=1.3w/(mK)。为使每平方米炉墙的热损失不超过1830w/m2，地墙外覆盖一层导热系数2=0.35w/(mK)的材料。已知炉墙两侧的温度分别为1300和30，试确定覆盖材料层应有的厚度。11蒸汽管的外径为108,管外包以0.1w/(mK)的绝热材料,蒸汽温度为330(由于蒸汽与管壁间的对流热阻和管壁的导热热阻要比绝热材料的热阻小得多,可略去不计,所以可近似地认为绝热层内壁的温度等于蒸汽的温度)。若要使绝热层外壁面的温度不超过40,每米

8、管长的热损失不超过q1150w/m,试求绝热层的最小厚度应为多少。12包扎柴油机排气管的绝热材料厚度是以表层温度不得大于50为准。当不包绝热层时的裸管表面温度为200。机舱空气温度为30,表层对空气的总换热系数为h10w/(m2K)。求二种不同情况的热流密度q值。 13试计算20空气、润滑油以及水银以流速1ms流过平板时,在x0.5处层流边界层的厚度层.14在101325Pa压力下,温度tf27的空气以u30m/s的速度掠过tw127的平壁,求距平壁前缘50处的速度边界层厚度,热边界层厚度t.和局部换热系数hx.再用hx1.5/t计算,看两者的差别有多少?。15一个能使空气加速到50m/s的风

9、机，用于低速风洞之中。空气的温度是25。有人想利用该风洞研究平板边界层的特性。雷诺数最大要求达到Rex=108，问平板的最短长度Lmin应该是多少？在距平板前沿多大距离处开始过渡流态？已知临界雷诺数Rec=5105。16把开水到入一玻璃杯后，立即用手摸玻璃杯的外表面时还不感到烫手，但如果用筷子快速搅拌热水，那么很快就会觉得杯子烫手了。试解释这一现象。17对管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？18一盛有热水的玻璃杯置于盛有冷水的盆中，冷水的表面大约在热水高度的一半处。过一段时间后，取出杯子缓缓饮用，你会感到上部的水和下部的水温有明显差别。试解释这种现象，此时杯中的水有无导热现

10、象？有无剧烈的对流现象？19冰箱中的蒸发器应当放在冰箱的上部还是下部？为什么？20为什么蒸汽动力装置的冷凝器上必须装设抽气装置？21当把一杯水倒在一块炽热的金属板上时，板面上立即会产生许多跳动的小水滴，并能在短期内不汽化。试以传热学的观点解释这一现象。22两块平行放置的平板表面发射率均为0.6，其板间距远小于板的宽度和高度，且两表面温度分别为t1=427，t2=27。试确定：（1）板1的本身辐射；（2）板1的投射辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）板1、2间的辐射换热量。 23一长0.5m、宽0.4m、高0.3m的小炉窑，窑顶和四周壁温度为300，黑度

11、为0.8；窑底温度为150，黑度为0.6。计算窑顶和四周壁面的辐射换热量。 24一个表面积为0.37m2的灰体,其10.35和t1407,此灰体被另一面积为3.33 m2的灰体表面A2全部包围住，20.75和t237。设x11=0，求两个灰体表面之间的净辐射热量。 25在温度分别为300与30，黑度同为0.052且相互平行的两块铜板间,插入一块黑度为0.018.的抛光铝片后，当处于稳定传热时，问辐射换热量将如何变化？铝片的温度为多少？26液氧储存容器为双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度tw1=20，内壁外表面温度tw2=-183,镀银壁的黑度0.02。试计算由于辐射换热每单位面积容器壁的散热量

12、。27一根直径d=50mm、长度l=8m的钢管，被置于横断面为0.2m0.2m的砖槽道内。若钢管温度和黑度分别为t1=250，1=0.79，砖槽壁面温度和黑度分别为 t227，2=0.93，试计算该钢管的辐射热损失。28电线外包绝缘层作为电绝缘的同时，还起到散热作用，为什么？29铝电线的外径为5.1mm，外包导热系数=0.15w/(mK)的聚氯乙烯作为绝缘层。环境温度为40，铝线表面温度限制在70以下。绝缘层表面与环境间的复合表面传热系数为10w/(m2K)，求绝缘层厚度不同时每米电线的散热量及临界热绝缘直径多大？ 解：临界热绝缘直径hdcr21015. 02mmm3003. 0mmmmd30

13、1 . 52外包绝缘层会使换热量增大。 每米电线的散热量由通过圆管的热量传递公式计算:000011ln11dhdddhttliiiff但温差及热阻均从电线的外壁面算起。由于绝缘材料与铝线直接接触，因而绝缘层内表面的温度可以看作 70 ，即tw=70 。取l=1m ， tf0=40 ，mdkmwhmdi2005. 0/100051. 002000101005.0ln15.0214070ddl30用裸露的热电偶测得炉膛烟气温度t1=792。已知水冷壁壁面温度tw=600，烟气对热电偶表面的对流换热系数h=58.2w/(m2K)，热电偶的表面黑度1=0.3。试求炉膛烟气的真实温度和测温误差。4411

14、1100100669. 5wfTTtthCtCttff12.99812.20610087310010652 .583 . 0669. 5441在管道上包以绝热材料，或在热电偶保护套外面加遮热套，都会减小测量误差，而以加遮热套效果最为显著。解：热电偶保护套的热平衡对流=辐射测量的绝对误差测量的相对误差ct12.20679212.9980066.2012.99812.20631一台螺旋式换热器中，热水流量为2000kg/h，冷水流量为3000kg/h；热水进口温度t1= 80，冷水进口温度t2= 10。如果要求将冷水加热到t2”=30.试求顺流和逆流时的平均温差。32一食品加工厂中用一台双管（同心

15、套管）热交换器将盐水从6加热到12。热交换器的热水进口和出口温度分别为50和40，质量流量为0.166kg/s。若总传热系数为850w/(m2K)。求热交换器所需的面积：（1）顺流式；（2）逆流式。33在一逆流式双管（同心套管）热交换器中，用比热容为1.507kJ/（kg）的油将质量流量为0.454kg/s的水从18.3加热到35。油的入口和出口温度分别为93.3和60。若总传热系数为283.9w/(m2K)，求换热器的换热面积。温度计套管测温误差分析温度计套管测温误差分析压气机设备的储气筒里的空气温度，用一支插入装油的套管中的玻璃水银温度计来测量。如图所示。已知温度计的读数为t，储气筒与温度

16、计套管连接处的温度t0 ，套管高H，壁厚 管材的导热系数为，套管外表面传热系数为h，套管长度为H。问题问题 为减少测温误差,应选用铜还是钢作为套管的材料?分析分析 假定 tf tH ，由于温度计的感温泡与套管顶部直接接触，可以认为温度计的读数就是套管顶端的壁面温度 tH 。套管中每一截面上的温度可以认为相等的，因而温度计套管可以看成是截面为d的一等截面直肋（d为套管直径）。而所谓的测温误差，就是套管顶端的过余温度(由一维等截面肋片导热理论): mHchttttffHH0此处 tf是筒内待测流体的真实温度, /hHmH 结论结论减小测温误差的角度，套管材料用钢比铜好。 由双曲余弦函数ch(mH)的性质可知：套管材料导热系数越大，测温误差越大。减少测温误差的其它方法:1) 增加套管长度 H2) 减小套管壁厚 3) 在储气筒外包以保温材料4) 强化套管和流体之间的换热,即增大h 压力为 ps=1.5105pa 的无油饱和水蒸气卧式冷凝器的的壳侧凝结。经过处理的循