作业问题_10604201

1、 传热学传热学习题课习题课 导热与对流部分导热与对流部分 助教：罗助教：罗 庶庶 任课教师：张学学教授任课教师：张学学教授 2009-12-4热传递的基本方式热传递的基本方式 导热 热对流 对流换热 热辐射 辐射换热/ttqtR 1/httqh thR 4412()bqTTUIR必须使用热力学温度绪论绪论13题题已知： 求： 1ft2ft1h2hq1wt2wt绪论绪论13题题解：1212121()()11ffffqk tttthh111222()()fwwfqh tth tt111wfqtth221wfqtthqA 18-(-10)=28绪论绪论15题题已知：空气在管内流动、被加热，内径 管长

2、 ， ， ，求：解： DLfthqwt()wfqh tt155wfqttCh2006.69qAqDLW 24DL()511073 (85)fwwqh ttt把体积误当成面积 直径直径第一章作业第一章作业1-3已知：玻璃 ，Low-e膜玻璃 ，空气 氩气求：玻璃的散热量损失 双Low-e膜双中空玻璃的散热损失 1wt2wt123412Low-e膜玻璃空气普通玻璃氩气Low-e膜玻璃解： 112340tqAAW 2312412345123427.742ttqAAAWRRRRR 第一章作业第一章作业第一章作业第一章作业1-6已知：无限大平壁， ，稳态温度分布 材料导热系数求：（1）平壁两侧表面处的热

3、流密度 （2）有无内热源，若有， ? 2tabx0 xqxqVq第一章作业第一章作业解解：（：（1） （2）导热微分方程式）导热微分方程式(2)2xdtqbxb xdx 020 xqb x 229000/xqbW m 22vtd tcqdx2tabx稳态02vbq5321.8 10/vqbW m 单位第二章作业第二章作业2-16已知：蒸汽管道的内、外直径 、 第一层保温材料厚 第二层保温材料厚 各层导热系数求：（1）各层热阻； （2）每米管长热损失 （3） 1d2d231231wt4wt2wt3wt第二章作业第二章作业解：（1）222222222211lnln0.517/22drRm K Wd

4、r22322333223222211lnln0.27945/222drRm K Wdr4221111111lnln1.66 10/22drRm K Wdr在用直径算的时候，要加上两倍的保温层厚度。第二章作业第二章作业（2）14123313.7/WWttqW mRRR（3）2111299.95300WWWttqRCCt322137.67WWttqRC2-252-25测定储气罐空气温度的水银温度计测温套管用钢制成，厚测定储气罐空气温度的水银温度计测温套管用钢制成，厚度度 ，长度，长度 ，钢的导热系数，钢的导热系数 ，温度计示出套管端部的温度为温度计示出套管端部的温度为 8484，套管的另一端与储气

5、罐连接，套管的另一端与储气罐连接处的温度为处的温度为4040。已知套管和罐中空气之间的对流换热系数已知套管和罐中空气之间的对流换热系数试求由于套管导热所引起的测温误差。试求由于套管导热所引起的测温误差。htHmm5 . 1mml120CmW /5 .48CmWh 2/20第二章作业第二章作业htH温度计感温泡与套管直接接触温度计感温泡与套管直接接触 tl =tH套管与四周环境之间三种方式的热量传递套管与四周环境之间三种方式的热量传递套管顶端向套管顶端向根部的导热根部的导热储气罐空气向套管储气罐空气向套管外表面的对流换热外表面的对流换热套管外表面向储气套管外表面向储气罐罐身的辐射换热罐罐身的辐射

6、换热tHtf 测温误差测温误差第二章作业第二章作业%9 .15%10089.998489.9989.991)()()(00fflffflttcmlchtmlchttmlchtttt肋根肋根 肋端肋端40 84 ft套管中每一截面上的温度可认为套管中每一截面上的温度可认为是相等的，因此温度计套管可以是相等的，因此温度计套管可以看成是截面积为看成是截面积为 的一等截面的一等截面直肋。测温误差，就是套管顶端直肋。测温误差，就是套管顶端的过余温度的过余温度H= = t tH H-t-tf f d第二章作业第二章作业22311(2 ) 442 2 42() 242016.58(1/)48.5 1.5 1

7、0UdmAdddddddddm A A是环面的面积是环面的面积第二章作业第二章作业 测量误差近测量误差近1616，怎样减小测量误差？，怎样减小测量误差？ tf R1 tH R2 t0 R3 t 套管顶端与环套管顶端与环境的换热热阻境的换热热阻顶端与根部的顶端与根部的导热热阻导热热阻储气罐外侧与环储气罐外侧与环境间的换热热阻境间的换热热阻减小测量误差减小测量误差t tH H 接近接近t tf fR1 R2 R3强化套管与强化套管与流体间换热流体间换热用导热系数更小的材用导热系数更小的材料做套管。增加套管料做套管。增加套管高度，减小壁厚高度，减小壁厚第二章作业第二章作业3-83-8一钢板厚度为一钢

8、板厚度为3mm3mm，面积为，面积为1 11m1m2 2，初始温度均匀为，初始温度均匀为300300，放置于，放置于2020的空气中冷却。已知钢板的导热系数的空气中冷却。已知钢板的导热系数=48.5 w/m=48.5 w/m，a=12.7=12.71010-6-6 m m2 2/s/s，板与空气之间的对流换，板与空气之间的对流换热系数热系数h39 w/m39 w/m2 2，问需多长时间钢板才能降低至问需多长时间钢板才能降低至5050。 2第三章作业第三章作业300363/21.539 1.5 100.0012060.148.55020lnln30020328.075.47min3948.51.

9、5 1012.7 10AVcmmBiesAVc 第三章作业第三章作业20, /, /VVBi FoeBihLFoL集总参数法：集总参数法： / (01BihL是否小于 .）P143 32 有人设想把南极大冰山拖运到有人设想把南极大冰山拖运到1000010000km以外的干旱地区以以外的干旱地区以解决淡水供应。设冰山可视为长解决淡水供应。设冰山可视为长1 1km，宽，宽0.50.5km，厚，厚0.250.25km的大板，拖的大板，拖运速度为运速度为1 1km/h，途中冰块与海水，冰面与空气的平均温差为，途中冰块与海水，冰面与空气的平均温差为10,10,忽忽略冰面的辐射换热，试估计冰山拖运中水上和

10、水下两部分的融化量及略冰面的辐射换热，试估计冰山拖运中水上和水下两部分的融化量及其比例。已知其比例。已知Rec=5105 5，融解热为，融解热为3.343.3410105 5J/kgJ/kg；计算中可将冰块；计算中可将冰块的侧面积全部归入水下部分；海水与冰换热时的物性按纯水计算。的侧面积全部归入水下部分；海水与冰换热时的物性按纯水计算。 求解思路：求解思路： 将冰山视为不动的平板，空气和海水分别在平板的上下将冰山视为不动的平板，空气和海水分别在平板的上下两个表面流动，然后按照两个表面流动，然后按照常壁温外掠平板紊流平均换热常壁温外掠平板紊流平均换热准则准则关联式关联式）（43-5 Pr)870

11、Re037. 0(318 . 0Nu求得求得Nu，就可以求得对流换热系数就可以求得对流换热系数h，根据根据换热量换热量即可以求出冰块的融解量。即可以求出冰块的融解量。第五章作业第五章作业解：解： 10 t,0fairCtCtfwaterwCttfw5)(21t m查得物性：查得物性： 空气：空气： 水：水： 708. 0Pr /1072.13 /10475. 2262空空空smkmw6 .11Pr /105475. 1 /1025.56262水水水smkmwsmhkmu/278. 0/1 第五章作业第五章作业cxuRe10206. 21072.131000278. 0Re76空空cxuRe10

12、796. 1105475. 11000278. 0Re86水水4318 . 07318 . 010232. 2708. 0)870)10206. 2(037. 0Pr)870Re037. 0(空空空Nu5318 . 08318 . 010341. 36 .11)870)101.796(037. 0Pr)870Re037. 0(水水水Nu第五章作业第五章作业kmwlNuh224/552. 0100010475. 210232. 2空空空kmwlNuh225/9556103.341水水水水上面积：水上面积： 1055001000251mA水下面积（包括侧面积）：水下面积（

13、包括侧面积）： 1025. 12250100050025025001000262mA第五章作业第五章作业JtAhQ13510943. 936001000010510552. 0空空空JtAhQ16610458. 83600100001025. 110187.95水水水kgQmkgqQm11810532. 2q 10977. 2水水空空%1176. 0水空mm融解热融解热第五章作业第五章作业第六章作业第六章作业6-18关于Sieder-Tate公式：1）书本上采用 计算结果为：2）课件上采用 计算结果为：0.81/30.14RePr0.0/2)3(ffffwNu0.051 ,10.33dm lm

14、0.81/30.14RePr0.0/2)7(ffffwNu0.114 ,23.04dm lm第六章作业第六章作业6-46某实际工程设备是一个水平圆筒，其直径达5.5m，表面 温度355，放置在周围空气温度为35的环境中，现需 要知道它的自然对流表面传热系数，但因为实际设备太 大，只能依靠模化实验研究它的表面自然对流换热，为 此需要确定模化实验的圆筒模型最小直径是多少。根据 现有条件，有两个模化方案可供选择：第1方案是：模化 实验在空气中进行，模型表面温度为80，室内空气温 度控制为20；第2方案是：圆筒表面温度控制为80， 并采用温度为20的水代替空气在水槽中进行实验。请 计算这两个方案模化所

15、用的实验圆筒直径各为多少？并 对方案的优缺点进行分析。第六章作业第六章作业解：实际设备的计算： 定性温度： 3553519522wfmtttC23.8925 10/W m K6234.26 10/msPr0.680253112.1368 10 KT3112PrPr6.4678 10gtdGr对于自然对流， 相等就可以保证相似。 PrRaGr第六章作业第六章作业1）定性温度： 80205022wfmtttC22.83 10/W m K6217.95 10/msPr0.6983113.096 10 KT2311621/31/3136.4678 10(17.95 10 )5.4719Pr9.81 3.096 1060 0.698Raddm