传热学课后习题精校版.docVIP

导热 1-21有一台气体冷却器，气侧表面传热系数＝95W/(m.K)，壁面厚＝2.5mm，水侧表面传热系数W/(m.K)。设传热壁可以看成平壁，试计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手？ 解： 则＝94.7，应强化气体侧表面传热。 平板 2-2一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm及9.5mm，导热系数分别为45,0.07及0.1。冷藏室的有效换热面积为37.2，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按1.5及2.5计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。 解：由题意得 ＝ ＝357.14W 357.14×3600＝1285.6KJ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，且(见附图)。已知,,烘箱内空气温度℃，内壁面的总表面传热系数。为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度25℃，外表面总传热系数。 解：热损失为 又℃； 联立得 2-5对于无限大平板内的一维导热问题，试说明在三类边界条件中，两侧边界条件的哪些组合可以使平板中的温度场获得确定的解？ 解：两侧面的第一类边界条件；一侧面的第一类边界条件和第二类边界条件；一侧面的第一类边界条件和另一侧面的第三类边界条件；一侧面的第一类边界条件和另一侧面的第三类边界条件。 平壁导热 2-12在某一产品的制造过程中，厚为1.0mm的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为0.2mm。薄膜表面上有一股冷却气流流过，其温度为20℃，对流换热表面传热系数为40。同时，有一股辐射能透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如附图所示。基板的另一面维持在温度℃。生成工艺要求薄膜与基板结合面的温度℃，试确定辐射热流密度q应为多大？薄膜的导热系数,基板的导热系数。投射到结合面上的辐射热流全部为结合面所吸收。薄膜对60℃的热辐射是不透明的。 解：根据公式得 2-17一蒸汽锅炉炉膛中的蒸发受热面管壁受到温度为1000℃的烟气加热，管内沸水温度为200℃，烟气与受热面管子外壁间的复合换热表面传热系数为100，沸水与内壁间的表面传热系数为5000，管壁厚6mm，管壁42，外径为52mm。试计算下列三种情况下受热面单位长度上的热负荷： 换热表面是干净的； 外表面结了一层厚为1mm的烟灰，其0.08； 内表面上有一层厚为2mm的水垢，其1。 解：⑴ ⑵ ⑶ 2-20一直径为d长为l的圆杆，两端分别与温度为及的表面接触，杆的导热系数为常数。试对下列两种情形列出杆中温度的微分方程式及边界条件，并求解之： 杆的侧面是绝热的； 杆的侧面与四周流体间有稳定的对流换热，平均表面传热系数为h，流体温度小于及。 解：①，，在侧面绝热时，有得微分方程为：，边界条件为： 解微分方程得： ②，根据条件有： 得微分方程为：，边界条件为： 解微分方程得： 代入边界条件得： 2-32某种平板材料厚25mm，两侧面分别维持在40℃及85℃。测得通过该平板的热流量为1.82km，导热面积为0.2。试： 确定在此条件下平板的平均导热系数。 设平板材料导热系数按变化（其中t为局部温度）。为了确定上述温度范围内及b值，还需要补充测定什么量？给出此时确定及b的计算式。 解：由得 补充测定中心位置的温度为 又 所以（1） 代入数据解得（2） 将（2）代入（1）得到 一维有内热源的导热 2-39试建立具有内热源，变截面，变导热系数的一维稳态导热问题的温度场微分方程式（参考附图）。 解：一维代入微分方程式为 肋片及扩展面 2-53过热蒸气在外径为127mm的钢管内流过，测蒸气温度套管的布置如附图所示。已知套管外径d=15mm，壁厚＝0.9mm，导热系数49.1。蒸气与套管间的表面传热系数h=105。为使测温误差小于蒸气与钢管壁温度差的0.6％，试确定套管应有的长度。 解：按题意应使 ，查附录得：， 。 2-55用一柱体模拟汽轮机叶片的散热过程。柱长9cm，周界为7.6cm，截面积为1.95cm,柱体的一端被冷却到350℃（见附图）。815℃的高温燃气吹过该柱体，假设表面上各处的对流换热的表面传热系数是均匀的，并为28。柱体导热系数55，肋端绝热。试： 计算该柱体中间截面上的平均温度及柱体中的最高温度； 冷却介质所带走的热量。 解：（1） 又肋片中的温度分布 ℃ 所以中间温度x=H时 ℃ 因肋片截面温度沿高度方向逐步降低 所以当x=H时最大 ＝265.6℃ (2)热量由冷却介质带走 2-75有一管内涂层的操作过程如附图所示。在管子中央有一辐射棒，直径为，其外表面发出的每米长度上的辐射热流密度为，管内抽成真空；涂层表面