冶金传输原理-热量传输-第5章 试题库.docVIP

第5章 热量传输的基本概念及基本定律 5-1 一块厚50mm的平板，两侧表面分别维持在℃，℃。试求下列条件下导热的热流密度：（1）材料为铜，;(2)材料为灰铸铁，；（3）材料为铬砖，。 解 参见式（5.6）有 在稳态导热过程中，垂直于x轴的任一截面上的热流密度是相等的，即q是常量。将上式分离变量并积分得 于是 这就是当导热系数为常数时一维稳态导热的热流密度计算式。将已知数值代入该式，得 铜 灰铸铁 铬砖 5-2 一块温度127℃的钢板。 （1）已知钢板的发射率，试计算钢板发射的热流密度（即单位面积发射出的辐射热流量）。 （2）钢板除本身发射出辐射能散热外，还有什么其它散热方式？ （3）已知,钢板周围的空气温度为27℃，试求自然对流散热的热流密度。 解 （1）按式（5.15），钢板发射出的热流密度为 （2）还有自然对流散热方式。 （3）自然对流散热按牛顿冷却公式（5.11）计算 5-3 为了测量某种材料的热导率，用该材料制成厚5mm、直径25mm的圆形平板试件。第一次试验时测得通过试件的导热量为0.22W，试件两侧温度分别为20℃和50℃。 第二次试验时测得通过试件的导热量为0.32W，试件两侧温度分别为200℃和220℃。求两次试验中材料的热导率分别是多少？比较两次计算结果，说明了什么？ 解 由5-1题可知 第一次试验材料的热导率 第二次试验材料的热导率 计算结果表明：两次试验所测同一材料的热导率不同，除了测量误差外，还反映了材料的热导率是随温度变化的。 5-4．平板导热仪是用来测量板状材料热导率的一种仪器，如图所示。设被测试件为厚20mm、直径为300mm的圆盘，一侧表面的温度为250℃，另一侧表面的温度为220℃，四周绝热，通过试件的热流量为63.6W。试确定试件材料的热导率。 题5-4示意图 解：略 5-5．机车中，机油冷却器的外表面面积为0.12m2,表面温度为65℃。形势时，温度为32℃的空气流过机油冷却器的外表面，表面传热系数为45.试计算机油冷却器的散热量。 解：略 5-6．一电炉丝，温度为847℃，长1.5m，直径为2mm，表面发射率为0.95.试计算电炉丝的辐射功率。 解：由实际物体的四次方定律得： 5-7．用直径0.18m,厚的水壶烧开水，热流量为1000，与水接触的壶底温度为107.6℃。因长期使用，壶底结了一层厚的水垢，水垢的热导率为，假如与水接触的水垢表面温度仍为107.6℃，壶底热流量不变，问水垢与壶底接触面的温度增加了多少。 解：略 ℃） 5-8.一根长15m的蒸汽管道水平通过车间，其保温层外径为580mm，外表面温度为48℃，车间内空气温度为30℃，保温侧外表面与空气的对流换热系数为。求蒸汽管道在车间内的对流散热量。 解：略 （） 5-9．试求上题中蒸汽管道德辐射散热量。已知系统发射率为保温层外表面的发射率。物体2为周围物体，其温度接近空气温度。 解：由式（8.16）得： 5-10．厚度为25mm的聚氨酯泡沫塑料，两表面温度差为5℃，材料的热导率为，试计算通过该材料的热通量。 解：略 5-11．30℃的空气吹过150℃的热表面，如果空气与热表面的对流换热系数为，试计算这个热表面对流散热的热通量。 解：由牛顿冷却公式，热表面对流散失的热量为 5-12．金属板的表面黑度为0.35，温度为273℃，试求它的表面热辐射率。如果该金属表面氧化，黑度变为0.5，表面热辐射率变为多少？若将该金属表面镀铬，黑度变为0.05，表面热辐射率又变为多少？ 解：由四次方定律，金属表面的热辐射率 表面氧化后的热辐射率为 镀铬后表面的热辐射率为