传热第4次作业

1、 #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 2011-9-29作业答案（第四次）习题P82习题4.用不锈钢做底板的家用电熨斗初始时处于室温ff当开关接通后，电热器在底板内以q八、的强度发热。不锈钢的物性参数p和c均为已知，不锈钢的体积为V，暴露于空气中的表面面积为A,该表面与空气之间的对流换热系数为亿试用集总参数法分析电熨斗底板温度变化丁（0。解：根据能量平衡建立数学模型如下:L=V/ #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29 #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动

2、力工程专业适用 #2011-9-29导热微分方程式：=乔 #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29厂=0初始条件为：pcV+liAO=0则有血-与t=等求解温度场为：eZ,即：a）1-e小丿+/习题7.热电偶的热接点近似认为是直径05mm的球形,/T热电偶材料的批注ul：原题数据错溟! #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29 #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29=8930kg/mc=400J/kg/Co热

3、电偶初始温度为259,突然将其放入1209的气流中，热电偶表面与气流间对流换热系数ft=95VV7m/C,试求热电偶的过余温度达到初始过余温度的1%时所需的时间为多少?这时热电偶的指示温度为多少？批注D2此步不町缺少!注意：本题中热电偶热节点近似认为是直径0.5mm的球形。解：由于热电偶头部直径很小，该非稳态导热问题可利用集总参数法求解。根据，得所需时间为: #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29 2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29-ln（001）pt*VhA-ln

4、（0.01）x8930 x400 x0.000共一一:乞=14.43595同时可得热电偶指示温度为:f=00）x001+/=（25-120）X0.01+120=11905批注D3:此步不町缺少!习题10将初始温度为809,直径为20mm的紫铜棒，突然横置于气温为209,流速为12m/s的风道中，5分钟后紫铜棒表面温度降为34-Co已知紫铜的密度p=8954kg/m2,c=383.1J/kg.*C,A=386W/m.*C,试求紫铜棒与气体之间的对流换热系数。解：假设可以用集总参数法求解，最后再对其进行校核。t=5min=3005,8。=80-20=60,8=34-20=14八kA.TOC o 1

5、-5 h z根据,得：d68954x383.lx。劣初,h=ln=83.2/oAtt630014/叶K此时=832x002/4Li.ixl0-30.1,假设成立。X386习题P838413.加热炉炉底是40mm的耐火材料砌成，它的导温系数为5xl0_7m2/s,导热系数为4.0W/m/C，炉子从室温259开始点火,炉内很快形成稳态的12609的高温气体，气体与炉底表面间换热系数为40W/m/C，问达到正常运行要求炉底壁表面温度为10009,试确定从点火到正常运行要求所需时间。批注山你请注意思不:呦卯解：炉底经历了厚度为26=80mm(6=40mm)无限大平壁对流边界条件的瞬态非稳态导热现象.=

6、力%=4：4=040.1,必须采用诺模图法求解。%=r0-tf=25-1260=-1235C,=tw-tf=1000-1260=-260C根据3查图3-6(P62),知詈皿，而衆鴛皿,因此有:传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29再根据1/Bi=2.5及如=0.25查图3-5(P61),知：Fo=4根据局=#=4,得到需要的加热时间为：TOC o 1-5 h zA2o042t=Fo=4x=2800s=3.56ha5x10解法2：查表3-1(P59)0=0-5932空辺=0

7、.21=也cosfA-1exp(-0)Q0i+sin0icos0iV15)1“nrcos(Jexp(-FoA+smAcosftH得：fto63Fo=4063xO.W5xl07=13002s=3.61h16.细长钢棒，直径为0.04m,均匀加热到400C,然后放入温度为309的油浴中，已知钢材p=8000kg/m3,c=0.46kJ/kg/C,=45W/m/C,钢棒表面在油浴中的对流换热系数ZSOOW/m-Co试求10分钟后，棒中心和表面的温度；若为了控制棒中心温度为1809,则需冷却多少时间?此期间每米长钢棒的散热量为多少？解：=501=01110.1不能用集总参数法求解。a=1.223xl0

8、-5,局=笃=18.34pc8000X460sBl=50Q02=0.222,得.=45,查P71图3-13得：邑L=o,即rw=30-C,则10分钟后棒中心及表面均为油温5=430%。%当=180C,弘=1&0-乂=04054,查P71图313得：Fo=2.28Q400-30/?-t=2.28x0.022/1.223xW5=75sB/2Fo=0.1134P72图3-15得：昇=076=点徨=x0.022x8000 x460 x（400-30）=1711.04VC=0.76x1711.04=1300.1U19用常功率平面热源法进行试材导温系数和导热系数的测定，试材可以认为是一半无限大物体。平面热

9、源的加热热流通量为50W/m2o试验开始前试材温度均匀一致为109,通电加热后，经过315s试材与平面热源接触表面处温度测得为195C,经过358s,测得距平面热源0.015m处试材的温度为11.5X?试求该材料的导热系数和导温系数。解：该问题为常热流通量边界条件下瞬态非稳态导热现象其温度分布为:x=0,r=3155时，195-10=x=0.015,=3585时,11.5-10=兰22佑就xierfcl罟5A、匕如358合并上述两式并整理:/ierfcV358=xV3150.0152x358ierfc（6）y得ierfc0.0152jax3581.5=x0.5642=0.08356,查表得:95V358传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29传热学教学辅导资料一作业答案2009级热能与动力工程专业适用 #2011-9-29则材料的导温系数0=2.278x10-7巧丫，由此可求材料的导热系数2=0503%。注：ierfc(x)值见P