《传热学》导热部分复习题之一2023年-汇编

《传热学》导热局部习题课之一走热水为例〕答：有以下换热环节及传热方式：ooo由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热〔强制对流〕；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；热。o2、写出导热问题常见的三类边界条件。答：规定了边界上的温度值的第一类边界条件；规定了边界上的热流密度值的其次类边界条件；界条件。？〔仅考虑传热问题〕答：在其他条件一样时，实心砖材料如红砖的导热系数为0.5 ，而多孔材料。因而用多孔空心砖好。的？它在导热问题的分析计算中有何作用？〔1〕t 2t 2t 2t 。＝a 2 z2 c它是依据导热根本定律〔或傅里叶定律〕和能量守恒定律建立起来的。作用：确定导热体内的温度分布〔或温度场〕。1〔热集中率热力气的大小。导温系数〔热集中率〕ac

，是物性参数。它反映了物质的导热力气与储热力气之间的关系。14、在稳态、常物性、无内热源的导热中，物体内部某一点的温度是否会低于其外表上任意一点的温度，为什么?有一个负的热源，或者叫热汇，这与命题不符，所以不会。么状况下可以用集总参数法来解？Bi<0.11导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建〔xy〕。y t

t t

x t t 2 0x3 0y1 0 4 02 x y x 2 yhxy(t答： 2

t)3xy00 42(x) t17、一块厚度为 的大平板，与温度为f的流体处于热平衡。当2t时间0时，左侧流体温度上升并保持为恒定温度f。假定平板两侧外表传热0系数一样，当 时，试确定到达的稳态时平板中心及两侧外表的温度，画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线，并做简要说明。答：Bi0时，内热阻→0，t t tw1 w2 c

1(2t2

f f33102y4h,tx1tt2tftw1ttw2ctf和区分。答：导热和对流的区分在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；在发生对流换热的同时必定伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。qdt dt

dxq－热流密度；－导热系数；dx－xw ②牛顿冷却公式：qh(t t )，其中，q－热流密度；hw wttf－流体的温度。wqT4q－斯忒藩－T－辐射物体外表的热力学温度。些与过程有关？W/(m.K)其它均与过程有关。的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进展很好的冷却〔水对壶底的对流换热系数答：当壶内有水时，可以对壶底进展很好的冷却〔水对壶底的对流换热系数生对流换热的是气体，由于气体发生对流换热的外表换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，简洁被烧坏。会显著地感到热。试分析其缘由。会显著地感到热。试分析其缘由。会显著地感觉到热。会显著地感觉到热。争论有哪些状况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。争论有哪些状况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。方向上不同截面的热流量不相等。方向上不同截面的热流量不相等。AB个保温杯的质量较好？少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。2525、夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为20℃。他期望晚上回到房间时的温度能够低一些，于是早上离开时紧闭门窗，并翻开了一个功率为时的温度能够低一些，于是早上离开时紧闭门窗，并翻开了一个功率为的电试估算房间的平均温度是多少？试估算房间的平均温度是多少？15103600＝540000J全部被房间的空气吸取而升温，空气t540000103532.51.2051.00511.89℃当他回来时房间的温度近似为当他回来时房间的温度近似为32℃。随温度增加而增加，还是随温度增加而减小?答:由傅立叶里叶定律，图中 随x增加而减小，因而 随2增加x而增加，而温度t随x增加而降低，所以导热系数随温度增加而减小。27、如以下图的双层平壁中，导热系数λ ，λ 为定值，假定过程为稳态，试分1 2析图中三条温度分布曲线所对应的λ 和λ 的相对大小。1 2答：由于过程是稳态的，因此在三种状况下，热流量分别为常数，即：所以对情形①： ；同理，对情形②： ；对情形③： 。计算题：一两层平壁稳态导热温度场如以下图△t/△t=2δ/δ=1/3求 ，1 2 1 2λ /λ ，R/R？1 2 1 2解：40g15℃辐射换热〕解：可以用集总参数法来求解：三、一双层玻璃窗，宽1.1m，高1.2m，厚3mm，导热系数为1.05 ；中5mm，0.026。室内；室外空气温度为-10℃，外表15。试计算通过双层玻璃窗的散热量和只有单层玻璃窗的〕解：双层玻璃窗的情形，由传热过程计算式：解：双层玻璃窗的情形，由传热过程计算式：单层玻璃窗的情形：明显，单层玻璃窗的散热量是双层玻璃窗的2.6倍。四、用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为四、用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为100.2mm10s1%，至少需要多少时间？解：先推断此题能否利用集总参数法：时间常数10s热电偶过余温度不大于初始温度1%所需的时间，由题意解得五、一半径为的长导线具有均匀内热源 ，导热系数为。导线外包有一层绝缘材料，其外半径为，导热系数为 。绝缘材料与四周环境间的外表传热数为，环境温度为。过程是稳态的。试：的温度分布提示：在导线与绝缘材料的界面上，热流密度及温度都是连续的。解：导线中温度场的把握方程为环形绝缘层中温度的把握方程为 ＝0t,r=0，t为有限1 1r=r，t=t1 1 2t,r=r，t=t2 1 1 2r=r时， ＝α(t-t)2 2 f第一式的通解为式的通解为。常数，，有边界条件确定。跟据 处 有限的条件，得，其余三个条件的表达式为：， ；, ,由此三式解得：，1厚、导热系数=0.12w/(m·℃)的=0.045w/(m·℃)的玻璃棉。12与玻璃棉层之间的温度；画出换热网络图。解： ; d 50mm d d2 5021070解： ; 1 2 1 1d d 2 70222114mm3 2 2q QL L

t tw1 w3 d d

3003870 114

120.673w ＝tw1tw2m dln 2

ln

ln ln ln 2d d 50

70 d121d

222

20.12 20.04570

121ln 2 lnLd 50Lt t w2 w1

121

q 30020.12120.673246.148℃20m21.04w/m.k，内外壁温分别是520℃及502.09×104kJ/kg，问每天因热损失要用掉多少千克煤？解：依据傅利叶公式At 1.0420(52050)Q 每天用煤

0.13

75.2KW24360075.2310.9Kg/d2.0910440mm15W/m24030试估算此木门在厚度方向上的导热系数。qt

q150.04

0.06W/(m.K)解： ，

t 4030tw=69℃，空气温度tf=20d=14mm80mm，输入加热段的功率8.5w，假设全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热外表传热系数多大？解：依据牛顿冷却公式q2rlhtw

t fh所以

qt tw

＝49.33W/(m2.k)0.5m0.8。航天器内试估算其外表的平均温度。4QA解：电子原件的发热量＝Q4QAT=187K线：管子内外均干净；管内结水垢，但沸腾水温与烟气温度保持不变；解：12m20℃，被冷却水9.7℃，出口温度为5℃，蒸发器中的传热量为69000W，试计算总传热系数。解：由题意得ttt 1 22 ＝7.35℃又KAtKAt＝782.3W/(m2.K)十三、一玻璃窗，尺寸为60cm30cm，厚为4mm。冬天，室内及室外温度分20℃及-20℃，内外表的自然对流换热外表系数为W，外外表强制对流换热50W/(m.K)。玻璃的导热系数0.78W/(m.K。试确定通过玻璃的热损失。T 1 1 1解： h1

A Ah A2＝57.5W0.11W/(m·K)45mmλt

的关系如下：λ=0.099+0.0002tm m外外表温度为50℃300℃温度有无超出最高温度?并求通过每米长该保温层的热损失。沫砖的导热系数又取决于该未知的界面温度，因而计算过程具有迭代(试凑)性质。先假定界面温度为t，如以下图。w则由题意：，而 ，迭代(试凑)求解上式，得： 。所以没有超过该保温层的最高温度。通过每米长保温层的热损失：25℃的热电偶被置于温度为250℃似看成球形，要使其时间常数＝ls．问热接点的直径应为多大?无视热电偶引物性：=20W／(m·K)．影响?解出于热电铜的直径很小，一船满足集总参数法条件，时间常数为 ，故： m故热电偶直径： mm验证Bi数是否满足集总参数法故满足集总参数法条件。假设热接点与气流间存在辐射换热，则总外表传热系数h(包括对流和辐射)增加，由 知