传热学复习题集锦

1、1有一直径为5cm的钢球，初始温度为450 ,将其突然置于温度为30 空气中，设钢球表面与周围 环境间的总换热系数为24w/( m 2 . )，试计算钢球冷却到300 所需的时间。已知钢球的c =0.48kJ/(kg. ) , p =7753kg/m 3 , A =33w/(m. ).( 8 分)解：先验算Bi准数，钢球的特征尺寸为： F4版3a.l 24x0-改=一=33a.l 24x0-改=一=33=0,006 - or = pcv,= or = hFt8954 x383.1 x0,005300In80-2034-20其中 t =5 x 60=300s4. 一蒸汽管道，内，外径分别为150

2、mm和159mm.为了减少热损失，在管外包有三层保温材料： 内层为A 2 =0.11,厚b 2 =5mm的石棉白云石；中间为A 3 =0.1，厚b 3 =80mm的石棉白云石互状预 制板；外壳为A 4 =0.14,厚b 4 =5mm的石棉硅藻土灰泥；钢管壁的4 1 =52,管内表面和保温层外 表面的温度分别为170 和30 .求该蒸汽管每米管长的散热量？解：已知 d 1 =0.15m, d 2 =0.159m, d 3 =0.169m, d 4 =0.339m各层每米管长热阻分别为：石棉内层：.石棉预制瓦：石棉内层：.石棉预制瓦：0 329h - = 1.062x3.14x0.1 0.169，

3、/=Jb 0 = i.78xl0-4管壁2 对用 d1 2x3,14x520.15管壁灰泥外壳：1 &1 0.3391 +_| I1 r- 2就 京-2x3.14x0.14 0,329蒸汽管道每米长散热量为=118,4w =118,4w / m1.78 x 10-4 + 8.8 xl0-3 +1.06 +3.4 xlO-25.压力为1.013bar,20 空气以速度V=35m/s掠过平板，板长L=70cm,壁面温度t w =60 , 试求该板的换热系数及换热量（板宽按1m计算）?已知：40 空气物性参数为：A =0.0271W/m u =16.97 x 10 -6m2/sPr=0.711 解：

4、按壁面与流体温度的算术平均值做为定性温度确定物性：60 + 202=40(:60 + 202=40(:查附录得空气物性为：A =0.0271w/m u =16.97 x 10 -6 m 2 /s Pr=0.711则 Re = V = 1= 144xl0%5xl0为素流对于紊流纵掠平板时,局部摩擦系数为：= 0.074 R/X = 0.074 X (1.44 X1O6)T = 3.42 xW3 TOC o 1-5 h z .灰=K =1x3,42x10-3 xl.44xl06 x0.77 = 1961 22鼻 Ar 0 02712 0c = N. =x 1961 = 7S.9w /m - cI

5、*0,7g = 75.9x40 x1x0,7 = 2125,2w6.20 的空气在常压下以10m/s的速度流过平板，板面温度t w =60 ,求距前缘200mm处的 速度边界层和温度边界层以及& x, a和单宽换热量，再用类比法求局部摩擦系数C f.已知:40 空气物性参数为：A =0.0271W/m u =16.97 x 10 -6 m 2 /s Pr=0.711 p =1.127kg/m 3 C p =1.009 x 10 3 J/kg %+叼6c1 + 2口 _l i 广解：边界层内空气的定性温度：由题已知 40 空气物性参数为：A =0.0271W/m u =16.97 x 10 -6

6、 m 2 /s Pr=0.7113 二三二 lXxio-二 iIC.为层流边界层.Vn o5 0-=5 Ox-=9.7x(-3m=9.7mm则 巧 Vl.lSxW5口-I , g -I 一二；p/2 V x0.2a = 2% = 21im2 c单位宽度的换热量：g = 27,6 x0,2 x1 x(60- 20)= 220.8w40 空气物性参数为：p =1.127kg/m 3 C p =1.009 x 10 3 J/kg = 1.22xl0-313.8= 1.22xl0-31.127 x1.009 x103x10f =1.22 xW3 x(0.711) = 9.73x10=1.947x10j

7、.两平行大平板间的辐射换热，平板的黑度各为0.5和0.8,如果中间加进一块铝箔遮热板，其 黑度为0.05,试计算辐射热减少的百分率？并画出辐射网络图.解：未加遮热板时,两大平板单位面积间的辐射换热量为：Q2 =1Q2 =1+1-1 LL1巧 %0.5 0.8= 0.4444(%-%)设置遮热板后：1 一瓦1+= 1-0.5 d 1-0.051 一瓦1+= 1-0.5 d 1-0.051-0.05 d 1-0.8 +1 +1 += 0.0242(-)0.50.050.050.8加入遮热板后的辐射换热量减少的百分率为：0 4444 加入遮热板后的辐射换热量减少的百分率为：0 4444 - 0 02

8、42：00% = 94.5%0.4444.有两平行黑体表面，相距很近，他们的温度分别为1000 与500 ,试计算它们的辐射换 热量，如果是灰体表面，黑度分别为0.8和0.5,它们间的辐射换热量是多少？解：两黑体表面间的辐射换热量是： UooJ= 5.67x1000 + 273?W0/= 5.67x1000 + 273?W0/500 + 273?100= 128655,65w/门 一昼4一 % 门 一昼4一 % 的口 耳i-+ 1鼻 力9.两个互相平行且相距很近的大平面，已知两灰体表面间的辐射换热量是：128655.65.=57180.3w/ m+ 10.8 0.5t 1 =527 , t 2

9、 =27 ,其黑度 2 1 = 2 2 =0.8, 若两表面间按放一块黑度为2 P =0.05的铝箔遮热板，设铝箔两边温度相同，试求辐射换热量为未加 隔热板时的多少成？若隔热板的黑度为0.8,辐射换热量又为多少？解：未加遮热板时,两大平板间的辐射换热量为：设置遮热板后：一豆短1-0.8 ,1-0.051-0.05 , +1 +1 +0.80.050.05- = 0.0247(-)1 - 解：未加遮热板时,两大平板间的辐射换热量为：设置遮热板后：一豆短1-0.8 ,1-0.051-0.05 , +1 +1 +0.80.050.05- = 0.0247(-)1 - U. ci0.80.02470.

10、6667X100% = 3.7%生J =03333 父 I。% = 50% qYA 0.666710.有两个平行钢板，温度各保持t 1 =527 , t 2 =27 ,其黑度S 1=2 2 =0.8,两钢板间 的距离比起钢板的宽和高相对很小，试求这两块钢板的自身辐射，有效辐射，净辐射热流，反射辐 射，投射辐射和吸收辐射热流？解：两大平板间的辐射换热量为：5.67 xj4f27 +5.67 xj4f27 +2734-100 J1 100 J= 15176.7/1.5二个1二个1 一八二军 一/二如/明1一号 1 一三处于热平衡时：自身辐射=0,8x5.67 x527 + 273100=18579.自身辐射=0,8x5.67 x527 + 273100=18579.=0,8x5.67 x有效辐射：27 + 273100=367.4w/w5jV = 5G =0,8x5.67 x有效辐射：27 + 273100=367.4w/w5jV = 5G 产+ 2 叫、A )100)1 _ Q Q-15176.7 x-=19430句0.3詈卜G （货霁-33