热工基础张学学 高教课后答案 第八章-第九章

第八章习题8-1.一大平板，高3m，宽2m，厚0.02m，导热系数为45W/(m·K)，两侧表面温度分别为℃、℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。解：解：由傅立叶导热定律：热阻m热流量热流密度8-2.空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的W/(m2·K)W/m2，试求管壁温度及热流量。表面传热系数为，热流密度为解：由牛顿冷却公式：得到8-3.一单层玻璃窗，高1.2m，宽1m，玻璃厚0.3mm，玻璃的导热系数为W/(m·K)，室内外的空气W/(m2·K)和温度分别为20℃和5℃，室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为W/(m2·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。解：对流换热计算公式：导热热阻为：内侧对流换热热阻为：外侧对流换热热阻为：8-4.如果采用双层玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室内外的对流换热条件与1-3题相同，双层玻璃间的空气夹层厚度为5mm，夹层中的空气完全静止，空气的导热系数为W/(m·K)。试求玻璃窗的散热损失及空气夹层的导热热阻。解：对流换热计算公式：空气夹层的导热热阻为：8-5.有一厚度为400mm的房屋外墙，热导率为W/(m·K)。冬季室内空气温度为℃，和墙内壁面之间对流换热的表面传热系数为W/(m2·K)。室外空气温度为-10℃，和外墙之间对流换热的表面传热系数为W/(m2·K)。如果不考虑热辐射，试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内、外壁面温度。解：传热系数热流通量为：由得到：8-6.如果冬季室外为大风天气，室外空气和外墙之间对流换热的表面传热系数为W/(m2·K)，其它条件和题1-5相同，并假设室内空气只通过外墙与室外有热量交换，试问：要保持室内空气温度不变，需要多大功率的电暖气?解：传热系数热流通量为：为了维持室内温度不变。必须保证电暖气的散热量等于通过墙壁的换热量，所以电暖气的功率为第九章9-1一冷库的墙由内向外由钢板、矿渣绵和石棉板三层材料构成，各层的厚度分别为0.8mm、150mm和10mm，热导率分别为45W/(mK)、0.07W/(mK)和0.1W/(mK)。冷库内、外气温分别为-2C和30C，冷库内、外壁面的表面传热系数分别为2W/(m2K)和3W/(m2K)。为了维持冷库内温度恒定，试确定制冷设备每小时需要从冷库内取走的热量。解:根据多层复壁及对流换热计算公式:所以为了维持冷库内温度恒定，需要从冷库内每小时取走的热量为：9-2炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250mm，热导率分别为0.6W/(mK)和0.4W/(mK)，炉墙内外壁面温度分别维持700C和80C不变。（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076W/(mK)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。解：根据多层复壁导热计算公式:由得到：9-3有一炉墙，厚度为20cm，墙体材料的热导率为1.3W/(mK)，为使散热损失不超过1500W/m2,紧贴墙外壁面加一层热导率为0.1W/(mK)的保温层。已知复合墙壁内外两侧壁面温度分别为800C和50C，试确定保温层的厚度。解：根据多层复壁导热计算公式:得到：9-4图2-43为比较法测量材料热导率的装置示意图。标准试件的厚度mm，热导率W/(mK)；待测试件的厚度mm。试件边缘绝热良好。稳态时测得壁面温度C、C、C。忽略试件边缘的散热损失。试求待测试件的热导率。解：根据题意：得到：9-5有一3层平壁，各层材料热导率分别为常数。已测得壁面温度C、C、C及C。试比较各层导热热阻的大小并绘出壁内温度分布示意图。解：根据题意：得到：即9-6热电厂有一外径为100mm的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为W/(mK)的玻璃绵保温。已知钢管外壁面温度为400C，要求保温层外壁面温度不超过50C，并且每米长管道的散热损失要小于160W，试确定保温层的厚度。解：根据圆筒壁稳态导热计算公式：解得所以保温层厚度为9-7某过热蒸汽管道的内、外直径分别为150mm和160mm，管壁材料的热导率为45W/(mK)。管道外包两层保温材料：第一层厚度为40mm，热导率为0.1W/(mK)；第二层厚度为50mm，热导率为0.16W/(mK)。蒸汽管道内壁面温度为400C，保温层外壁面温度为50C。试求：（1）各层导热热阻；（2）每米长蒸汽管道的散热损失；（3）各层间的接触面温度。解：根据圆筒壁稳态导热计算公式：由得到：9-8有一直径为d、长度为l的细长金属圆杆，其材料热导率为常数，圆