传热学计算题答案需要依据具体的题目和具体的数据来确定。以下是一个简单的传热学计算题的示例，并提供了一些可能的解答方法。
题目：在一个直径为6英寸的铜制圆形散热器中，一个1kW的电热元件被放置在中心位置。假设散热器的热传导系数为100W/m·K，环境温度为25℃，要求在1小时内将电热元件产生的热量散发到周围环境中。
解答：
首先，我们需要根据传热方程来计算散热器的散热量。假设散热器的厚度为d，那么根据传热方程：散热量= 热源功率+ 壁面对流散热量+ 热传导散热量，其中：
散热量= 散热面积×散热系数×温差
电热元件产生的热量为1kW，即1000W，环境温度为25℃，因此可以列出以下方程：
1000 + 2πr2d ×k ×(T - 25) = Q
其中，r为散热器半径，d为散热器厚度，k为铜的热传导系数，T为散热器表面温度。
根据题目中给出的铜制圆形散热器的直径和厚度，可以计算出散热面积和散热器表面温度。假设散热器表面温度与环境温度相同，即T = 25℃。代入数据后可得：
Q = 2π×(6英寸/2)2 ×π×100W/m2 ×(25℃- 25℃) = 3600W
即每小时散发出3600瓦的热量。
由于散热器直径为6英寸，厚度为未知数d，因此需要求解方程2πr2d ×k = Q。解得：d = 0.78mm。
因此，散热器的厚度为0.78毫米。考虑到实际情况中散热器的厚度通常要大于这个数值，所以这里给出的数值是一个近似值。
另一种可能的解答方法是利用热力学基本公式来进行计算。假设散热器的表面传热系数为Nu，即努塞尔数，它可以由空气流动和温度分布等因素决定。在某些情况下，可以使用Nu 数来简化传热计算。在这种情况下，可以根据热力学基本公式：热量= 质量流量×比热×温度变化来计算散热量。
已知电热元件产生的热量为1kW，环境温度为25℃，铜制圆形散热器的直径为6英寸，即15.24厘米，厚度为未知数d。可以假设散热器的面积为圆面积减去一个圆柱形截面积（即散热器厚度乘以底面积），然后乘以散热系数Nu，再乘以温差。代入数据后可得：
Q = π(6英寸/2)2(π(25℃- T)/Nu) -πd2(π(25℃- T)/Nu) = 3600W
其中T为散热器表面温度。由于散热器表面温度与环境温度相同，即T = 25℃，因此可以解得：d = 0.78mm。这与前面的解法得到的结果相符。
总之，根据具体题目和数据，可以选择不同的方法来进行传热学计算题的解答。
郑州大学 传热学 习题集 苏小江 2014/6/1 内容：书中例题和课后习题
绪论 [例0-1] 某住宅砖墙壁厚为2401=δmm ，其导热系数为6.01=λW/(m 2·K)，墙壁内、外两侧的表面传热系数分别为：)/(5.721K m W h ⋅= ，)/(1022K m W h ⋅=，冬季内外两侧空气的温度分别为：C t f 201=，C t f 52-=，试计算墙壁的各项热阻，传热系 数以及热流密度。 [例0-2] 一冷库外墙的内壁面温度为C t w 12-=，库内冷冻物及空气温度均为 C t f 18-=。已知壁的表面传热系数为)/(52K m W h ⋅=，壁与物体间的系统辐射系数 )/(1.54221K m W C ⋅=、， 试计算该壁表面每平方米的冷量损失？并对比对流换热与热辐射冷损失的大小？ 13、求房屋外墙的散热热流密度q 以及它的内外表面温度 和 。已知：δ=360mm ，室外温度 = -10℃，室内温度 =18℃，墙的λ=0.61W/(m.K),内壁表面传热系数h1=87W/(m².K)，外壁h2=124W/(m ².K)。已知该墙高2.8m ，宽3m ，求它的散热量Φ？
15、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85℃， 管壁对空气的h=73W/m.℃，热流通量q=5110W/2 m。，试确定管壁温度及热流量。 16、已知两平行平壁，壁温分别为=50℃，=20℃，辐射系数 1.2 C 3.96，求每平方米的辐射换热量W/2 m。若增加到200℃，辐射换热量变化了多少?
第一章 导热理论基础 [例1-1]厚度为δ 的无限大平壁，λ为常数，平壁内具有均匀内热源 (W/m³)，平壁x=0的一侧绝热， x=δ的一侧与温度为f t 的流体直接接触进行对流换热，表面传热系数h 是已知的，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。 [例1-2] 一半径为R 长度为l 的导线，其导热系数λ为常数。导线的电阻率为ρ(Ω.m²/m)。导线通过电流I(A)而均匀发热。已知空气的温度为 ，导线与空气之间的表面传热系数为h ，
1、用简捷方法确定附图中的角系数X 12。 2、一直径为4cm 的小铜球，初始温度为500℃，突然放置于10℃的空气中，假设铜球表面与周围环境的对流换热系数为30W/(m 2.K)，试计算铜球冷却到200℃所需要的时间。已知铜球的比热c p =0.377KJ/(Kg.K)， ρ=8440Kg/m 3，λ=109W/(m.K)。 3、水以1.5m /s 的速度流过内径为25mm 的加热管。管的内壁温度保持 100℃，水的进口温度为15℃。若要使水的出口温度达到85℃，求单位管长换热量（不考虑修正）。已知50℃的水λf =0.648 W/(m.K)，νf =0.566×10-6m 2/s ，Pr =3.54 解答 1、（1）11,21,222,11==X X A X A ，则5.02/422 1,2122 ,1===R R X A A X ππ （2）同上125.02 /44/221,2122,1===R R X A A X ππ 2、首先检验是否可以采用集总参数法。 () M A V h Bi v 1.000183.0109 3/02.030/<=?==λ（其中M=1/3） 可以采用集总参数法， )/1(1014.143/02.0437*******.04304 33 s V c hA P -?=?????=ππρ () τ??-=--=---∞∞401014.14exp 1050010200t t t t 可得：hour s 186.0670==τ 3、定性温度502 85152=+=+=out in f t t t （℃） 446101074.610 556.0025.05.1Re >?=??==-f f v ud 流动为紊流。 3.278Pr Re 023.0 4.08.0 ==f f Nu 则单位管长换热量 ()()28311501007213025.014.3=-???=-=f w l t t dh q π（W/m ）
传热学试题及答案 一、选择题 1. 下列哪个不属于热传导的基本特征？ A. 无需介质传递 B. 可以发生在固体、液体和气体中 C. 遵循热量自高温物体向低温物体的传递 D. 传递的速度与介质的热容量无关 答案：D 2. 热传导的传热率与以下哪个因素有关？ A. 温度差 B. 介质厚度 C. 介质面积 D. 介质密度 答案：A 3. 热辐射是指物体通过哪种方式传递热量？ A. 直接接触 B. 气体流动
C. 电磁波辐射 D. 液体对流 答案：C 4. 以下哪个物理量可以描述热传递的方向？ A. 热传导率 B. 热传导模型 C. 温度梯度 D. 热量传递速率 答案：C 5. 哪个表达式可以用来计算热传导率？ A. 热流密度/温度梯度 B. 温度差/时间 C. 热能/单位面积 D. 质量/时间 答案：A 二、简答题 1. 什么是传热学？
传热学是研究热量在物质中的传递过程的科学，通过研究传热学可以了解热量如何从一个物体传递到另一个物体，以及传热的速度和特性。 2. 热传导、热辐射和热对流分别是什么？ 热传导是指通过物体内部的分子间碰撞传递热量的过程，热辐射是指物体通过电磁波辐射传递热量的过程，热对流是指通过流体的流动传递热量的过程。 3. 温度梯度对热传导有何影响？ 温度梯度是指物体温度变化在空间上的分布情况，温度梯度越大，热传导速率越快。当温度梯度很大时，热量会迅速从高温区域传递到低温区域。 4. 热传导常用的计算方法有哪些？ 常用的热传导计算方法有傅里叶热传导定律和热传导方程等。傅里叶热传导定律是热传导定律的基本方程，可以描述热量在固体中传递的规律。热传导方程则是用来描述非稳态热传导过程的方程。 5. 影响热辐射强度的因素有哪些？ 影响热辐射强度的因素有物体的温度、表面性质和波长等。温度越高，热辐射强度越大；物体表面的性质也会影响热辐射强度，比如表面的发射率；波长则是指热辐射的电磁波的波长，不同波长的热辐射具有不同的强度。
1、一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为 48 和 0.1 ，钢管内壁及保温层外壁温度 分别为 220 ℃ 及 40 ℃ ，管长为 10m 。试求该管壁的散热量。 解：已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 × 10=320mm d 3 =320+2 × 20=360mm m t w1 =220 ℃ t w2 =40 ℃ =9591.226W 2、一块厚20mm 的钢板，加热到5000C 后置于200 C 的空气中冷却。设冷却过程中钢板两侧面 的平均表面传热系数为)/(352K m W ⋅,钢板的导热系数为 )/(452 K m W ⋅，若扩散率为s m /10375.125-⨯。试确定使钢板冷却到空气相差100C 时所需的时间。 解：由题意知 1 .00078.0<== δ hA Bi 故可采用集总参数法处理。由平板两边对称受热，板内温度分布必以其中心对称，建 立微分方程，引入过余温度，则得： ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ =-==+∞0)0(0θ θθρτθt t hA d d cv 解之得：)ex p())/(ex p()ex p(0 τλδατρλτρθθh A V c h cv hA -=-=-= s C 3633100 ＝时，将数据代入得，当τθ= 3、如图所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导
出内角顶节点O （m,n ）的离散方程式。且Δx=Δy 时，解出内角 顶节点O （m,n ）的温度分布n m t , （8分） 解： ()()分）（时， 当分）2.......................................................................2232326......(0224322,21,,11,,1,,,,1,,,1,1,,,1f n m n m n m n m n m n m n m f n m n m n m n m n m n m n m n m n m t x h x t t t t t x h y x t t h y x y x y t t x x t t y y t t x x t t y λλλλλλλ∆+Φ ∆++++=⎪⎭ ⎫ ⎝⎛+∆∆=∆=-⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆+Φ∆∆+∆-∆+ ∆-∆+∆-∆+∆-∆-++--++- 4、压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过， a 0 =90W/(m 2 · k) ，冷却水在管内流过 a 1 =6000W/(m 2 · k) 。冷却管是外径为 16mm ，厚 1.5mm 的黄铜管。求： 1 ）此时的传热系数； 2 ）若管外表面传热系数增加一倍，传热系数有何变化； 3 ）若管内表面传热系数增加一倍，传热系数又作何变化。 解：）对于管外表面积的传热系数为
传热学计算练习题 1．某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成，两层的厚度均为100mm ，其导热系数分别为0.9W/（m·℃）及0.7W/（m·℃）。待操作稳定后，测得炉膛的内表面温度为700℃，外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失，在普通砖外表面增加一层厚度为40mm 、导热系数为0.06W/（m·℃）的保温材料。操作稳定后，又测得炉内表面温度为740℃，外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变，试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几？(%5.68) 2．在外径为140mm 的蒸气管道外包扎保温材料，以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃，保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t 的关系为λ=0.1+0.0002t （t 的单位为℃，λ的单位为W/（m·℃））。若要求每米管长的热损失Q/L 不大于450W/m ，试求保温层的厚度以及保温层中温度分布(b= 71mm)( t=－501lnr －942)。 3．有一列管式换热器，由38根φ25mm×2.5mm 的无缝钢管组成。苯在管内流动，由20℃被加热至80℃，苯的流量为8.32kg/s 。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数(1272 W/（m 2·℃）)。当苯的流量提高一倍，传热系数有何变化(2215 W/（m 2·℃）)。 4．在预热器内将压强为101.3kPa 的空气从10℃加热到50℃。预热器由一束长度为1.5m ，直径为φ86×1.5mm 的错列直立钢管所组成。空气在管外垂直流过，沿流动方向共有15行(对流传热核准系数为1.02)，每行有管子20列，行间与列间管子的中心距为110mm 。空气通过管间最狭处的流速为8m/s 。管内有饱和蒸气冷凝。试求管壁对空气的平均对流传热系数(56W/（m 2·℃）)。注：(空气流过15排管束时，对流传热核准系数为1.02) 5．热空气在冷却管管外流过，α2=90W/（m 2·℃），冷却水在管内流过， α1=1000W/（m 2·℃）。冷却管外径d o =16mm ，壁厚b=1.5mm ，管壁的λ=40W/（m·℃）。试求： ①总传热系数K o ；(80.8W/（m 2·℃）) ②管外对流传热系数α2增加一倍，总传热系数有何变化？(增加了82.4%) ③管内对流传热系数α1增加一倍，总传热系数有何变化？(增加了6%) 6．有一碳钢制造的套管换热器，内管直径为φ89mm×3.5mm ，流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数αh =230W/（m 2·K ），水的对流传热系数αc =290W/（m 2·K ）。忽略污垢热阻。试求：①冷却水消耗量；(1335 kg/h)②并流和逆流操作时所需传热面积(并流6.81 m 2，逆流5.83 m 2)；③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同，计算冷却水出口温度与消耗量(46.6℃，846 kg/h)，假设总传热系数随温度的变化忽略不计。 7．有一台运转中的单程逆流列管式换热器，热空气在管程由120℃降至80℃，其对流传热系数α1=50W/（m 2·K ）。壳程的冷却水从15℃升至90℃，其对流传热系数α2=2000W/（m 2·K ），管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时，试求①水和空气的出口温度t'2和T'2，忽略流体物性参数随温度的变化；(t'2=61.9℃，T '2=69.9℃)②传热速率Q'比原来增加了多少？(25%) 8．为了得到热水，0.361 MPa (t s =140℃) 的水蒸气在管外凝结（如图3所示），其表面传热系数29500W/(m K) o h 。冷却水在盘管内流动，流速为0.8m/s ，黄铜管外径为18mm ，壁厚为1.5mm ，
、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道， 其保温层外径d=583 mm ，外表面实测平均温度及空气温度分别为 ，此时空气与管道外表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m 2 K), 墙壁的温度近似取为室内空气的温度，保温层外表面的发射率 问：（1） 此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式； （2）计算每米长度管道外壁的总散热量。(12分) 解： （1）此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 （2）把管道每米长度上的散热量记为l q 当仅考虑自然对流时，单位长度上的自然对流散热 近似地取墙壁的温度为室内空气温度，于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射为： 总的散热量为)/(2.4317.2745.156,,m W q q q r l c l l =+=+= 2、如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m ·K),厚度为50mm ，在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为：t=200-2000x 2，式中t 的单位为0C ，x 单位为m 。试求： (1)墙壁两侧表面的热流密度； (2)墙壁内单位体积的内热源生成的热量。 ) (4241,T T d q r l -=σεπ) /(7.274] )27323()27348[(9.01067.5583.014.3448m W =+-+?????=-)(,f w c l t t dh t h d q -=??=ππ) /(5.156)2348(42.3583.014.3m W =-???=mm 50=δ x t O 2 2000200x t -=
解：(1)由傅立叶定律： 所以墙壁两侧的热流密度： (1)由导热微分方程022=+λ v q dx t d 得： 322/200000 504000)4000(m W dx t d q v =?=--=-=λλ 3、一根直径为1mm 的铜导线，每米的电阻为Ω?-31022.2。导线外包有厚度为0.5mm ，导热系数为0.15W/(m ·K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为650C ，绝缘层的外表面温度受环境影响，假设为400C 。试确定该导线的最大允许电流为多少？ 解：(1)以长度为L 的导线为例，导线通电后生成的热量为RL I 2,其中的一部分 热量用于导线的升温，其热量为τ πρd dT L d c E m 42=?：一部分热量通过绝热层的导热传到大气中，其热量为：1 22 1ln 21d d L t t w w πλ-= Φ。 根据能量守恒定律知：Φ-=???+Φ=RL I E E RL I 22 即1 2 2122ln 214d d L t t RL I d dT L d c E w w m πλτ πρ--==? x x x t A Φq λλλ4000)4000(m W d d 2=--=?? ? ???-== ? ?????=?==20m W 004000λx q ? ? ? ???=??==2m W 1000005.0504000δx q
7-30整理 传热学 习题集 苏小江 2014/6/1 内容：书中例题和课后习题
绪论 [例0-1] 某住宅砖墙壁厚为2401=δmm ，其导热系数为 6.01=λW/(m 2 ·K)，墙壁内、外两侧的表面传热系数分别为： )/(5.721K m W h ?= ，)/(1022K m W h ?=，冬季内外两侧空气的温度分别 为：C t f 201 =，C t f 52 -=，试计算墙壁的各项热阻，传热系数以及热 流密度。 [例0-2] 一冷库外墙的内壁面温度为C t w 12-=，库内冷冻物及空气温度均为C t f 18-=。已知壁的表面传热系数为)/(52K m W h ?=， 壁与物体间的系统辐射系数)/(1.54 221K m W C ?=、， 试计算该壁表面每平方米的冷量损失并对比对流换热与热辐射冷损失的大小 13、求房屋外墙的散热热流密度q 以及它的内外表面温度和。 已知：δ=360mm ，室外温度 = -10℃，室内温度 =18℃，墙的λ
=,内壁表面传热系数h1=87W/(m2.K)，外壁h2=124W/(m2.K)。已知该墙高，宽3m，求它的散热量Φ 15、空气在一根内径50mm,长的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为85℃，管壁对空气的h=73W/m.℃，热流通量q=5110W/2m。，试确定管壁温度及热流量。
C ， 16、已知两平行平壁，壁温分别为=50℃， =20℃，辐射系数 1.2 求每平方米的辐射换热量W/2m。若增加到200℃，辐射换热量变化了多少
第一章导热理论基础 [例1-1]厚度为δ的无限大平壁，λ为常数，平壁内具有均匀内热源(W/m3)，平壁x=0的一侧绝热， x=δ的一侧与温度为f t的流体直接接触进行对流换热，表面传热系数h是已知的，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。 [例1-2] 一半径为R长度为l的导线，其导热系数λ为常数。导线的电阻率为ρ(Ω.m2/m)。导线通过电流I(A)而均匀发热。已知空气的温度为，导线与空气之间的表面传热系数为h，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。
1-2理发吹风器的结构示意图如附图所示，风道的流通面积2260cm A =，进入吹风器的空气压力kPa p 100=，温度251=t ℃。要求吹风器出口的空气温度472=t ℃，试确定流过吹风器的空气的质量流量以及吹风器出口的空气平均速度。电加热器的功率为1500W 。 解： 1-10 一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为202m ，平均导热系数为1.04w/m.k ，内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 KW t A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-??=?=δλ 每天用煤 d Kg /9.3101009.22.753600244=??? 1-11 夏天，阳光照耀在一厚度为40mm 的用层压板制成的木门外表面上，用热流计测得木门内表面热流密度为15W/m 2。外变面温度为40℃，内表面温度为30℃。试估算此木门在厚度方向上的导热系数。 解： δλt q ?=，)./(06.0304004.015K m W t q =-?=?=δλ 1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？
解：根据牛顿冷却公式 ()f w t t rlh q -=π2 所以 ()f w t t d q h -=π＝49.33W/(m 2.k) 1-13 对置于水中的不锈钢束采用电加热的方法进行压力为1.013Pa 510?的饱和水沸腾换热实验。测得加热功率为50W ，不锈钢管束外径为4mm ，加热段长10mm ，表面平均温度为109℃。试计算此时沸腾换热的表面传热系数。 解：根据牛顿冷却公式有 t Ah ?=Φ 2.4423=?Φ=∴t A h W/(m 2.K) 1-17 有两块无限靠近的黑体平行平板，温度分别为21,T T 。试按黑体的性质及斯藩-玻尔兹曼定律导出单位面积上辐射换热量的计算式。（提示：无限靠近意味着每一块板发出的辐射能全部落到另一块板上。） 解：由题意 4 11T q f σ=; 422T q f σ=; 两板的换热量为 )(4 241T T q -=σ 1-18 宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250℃，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：4T q εσ==0.7155250)./(1067.54428=???-K m W W/2m 1-20 半径为0.5 m 的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。航天器内电子元件的散热总共为175W 。假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射能量，试估算其表面的平均温度。
例4-1 现有一厚度为240mm的砖壁，内壁温度为600℃，外壁温度为150℃。试求通过每平方米砖壁的热量。已知该温度范围内砖壁的平均导热系数λ=0.6W/m·℃。 解 Q=λA/b(t 1-t 2 ) Q/A =λ/b( t 1-t 2 ) =0.60/0.24*(600-150)=1125 W/m2 例4-2有一燃烧炉，炉壁由三种材料组成。最内层是耐火砖，中间为保温砖，最外层为建筑砖。已知 耐火砖 b 1=150mm λ 1 =1.06W/m·℃ 保温砖 b 2=310mm λ 2 =0.15W/m·℃ 建筑砖 b 3=240mm λ 3 =0.69W/m·℃ 今测得炉的内壁温度为1000℃，耐火砖与保温砖之间界面处的温度为 946℃。试求： (a)单位面积的热损失； (b)保温砖与建筑砖之间界面的温度； (c) 建筑砖外侧温度。 解用下标1表示耐火砖，2表示保温砖，3表示建筑砖。t 3 为保温砖与建 筑砖的界面温度，t 4 为建筑砖的外侧温度。 (a) 热损失q q=Q/A=λ 1/b 1 (t 1 -t 2 ) =1.06/0.15(1000-946) =381.6W/m2 (b) 保温砖与建筑砖的界面温度t 3 因系稳定热传导，所以 q 1=q 2 =q 3 =q
q=λ 2/b 2 (t 2 -t 3 ) 381.6=0.15/0.31(946- t 3 ) 解得 t 3 =157.3·℃ (c) 建筑砖外侧温度t 4 同理 q=λ 3/b 3 (t 3 -t 4 ) 381.6=0.69/0.24(157.3- t 4 ) 解得 t 4 =24.6℃ 现将本题中各层温度差与热阻的数值列表如下。 例4-3在一φ60×3.5mm的钢管外层包有两层绝热材料，里层为40mm的氧化镁粉，平均导热系数λ=0.07W/m·℃，外层为20mm的石棉层，其平均导热系数λ=0.157W/m·℃。现用热电偶测得管内壁温度为500℃，最外层表面温度为80℃，管壁的导热系数λ=45W/m·℃。试求每米管长的热损失及两层保温层界面的温度。 解 (a)每米管长的热损失 此处， r 1 =0.053/2=0.0265m r 2 =0.0265+0.0035=0.03m r 3 =0.03+0.04=0.07 m
第1章绪论 习题 1-1 一大平板，高3m、宽2m、厚0.02m，导热系数为45 W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1 = 100℃、t2 = 50℃，试求该平板的热阻、热流量、热流密度。 1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m和8m，厚为0.2m。在冬季，上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。如果混凝土的热导率为W/(m·K)，通过地面的热损失率是多少如果采用效率为ηf = 的燃气炉对地下室供暖，且天然气的价格为C g = $MJ，每天由热损失造成的费用是多少1-3 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℃，管内对流传热的表面传热系数为h = 70W/(m2·K)，热流密度为q = 5000W/m2，试求管壁温度及热流量。 1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器，产生的表面传热系数h = W/(m2·K)，换热器表面温度可认为是常数，为65.6℃，空气温度为18.3℃。若要求的加热功率为8790W，试求所需换热器的换热面积。 1-5 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m，直径为2mm，表面发射率为。试计算电炉丝的辐射功率。 1-6 夏天，停放的汽车其表面的温度通常平均达40～50℃。设为45℃，表面发射率为，求车子顶面单位面积发射的辐射功率。 1-7 某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm、λ = (m·K)的耐火砖，外层是厚0.64cm、λ = 39W/(m·K)的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓[λ = 39W/(m·K)]。假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K，炉外是300K的空气，炉墙外表面的表面传热系数为68 W/(m2 ·K)，求炉墙的总热阻和热流密度。 1-8 有一厚度为δ = 400mm的房屋外墙，热导率为λ = (m·K)。冬季室内空气温度为t1 = 20℃，和墙内壁面之间对流传热的表面传热系数为h1 = 4 W/(m2 ·K)。室外空气温度为t2 = －10℃，和外墙之间对流传热的表面传热系数为h2 = 6W/(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。 1-9 一双层玻璃窗，宽1.1m、高1.2m、厚3mm，导热系数为(m ·K)；中间空气层厚5mm，设空气隙仅起导热作用，导热系数为×10-2 W/(m ·K)。室内空气温度为25℃，表面传热系数为20 W/(m2 ·K)；室外温度为－10℃，表面传热系数为15 W/(m2 ·K)。试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。 第2章导热基本定律及稳态热传导 习题 2-1 一直径为d o，单位体积内热源的生成热Φ的实心长圆柱体，向温度为t∞的流体散热，表面传热系数为h o，试列出圆柱体中稳态温度场的微分方程式及定解条件。 2-2 金属实心长棒通电加热，单位长度的热功率等于Φl（单位是W/m），材料的导热系数λ，表面发射率ε、周围气体温度为t f，辐射环境温度为T sur，表面传热系数h均已知，棒的初始温度为t0。试给出此导热问题的数学描述。 2-3 试用傅里叶定律直接积分的方法，求平壁、长圆筒壁及球壁稳态导热下的热流量表达式及各壁内的温度分布。 2-4 某房间的砖墙高3m、宽4m、厚0.25m，墙内、外表面温度为15℃和-5℃，已知砖的导热系数λ
以下是一个简单的传热学保温计算例题： 假设有一个保温杯，其外壳厚度为2cm，材料为不锈钢，导热系数为10W/m·K。杯内盛有热水，温度为70℃，要求保温杯在6小时内保持水温不低于50℃。 保温材料的导热系数为0.03W/m·K，厚度为3cm，杯盖和杯口的密封材料导热系数为0.04W/m·K。 我们需要计算保温杯的保温性能，即在不同时间点的热量损失。 首先，我们需要计算保温杯的外表面和内表面的面积。假设保温杯的直径为8cm，高度为10cm，则外表面面积为： A_out = π × d × H = 3.14 × 8cm × 10cm = 251cm^2 内表面面积为： A_in = π × (d - 2t) × H = 3.14 × (8cm - 4cm) × 10cm = 126cm^2 其中，t为外壳厚度，d为直径，H为高度。
接下来，我们需要计算在不同时间点的热量损失。假设初始水温为70℃，要求在6小时内保持水温不低于50℃。则每小时的热量损失可以通过以下公式计算： Q = A_out × λ × ΔT + A_in × λ × ΔT + A_seal × λ_seal × ΔT 其中，Q为热量损失，A_out和A_in分别为外表面和内表面的面积，λ为不锈钢的导热系数，ΔT为温差，A_seal为密封材料的面积，λ_seal为密封材料的导热系数。 根据题目条件，我们可以将已知数值代入公式中计算出每小时的热量损失。由于题目中没有给出密封材料的面积和温差，我们假设密封材料的面积为30cm^2，温差为50℃。则每小时的热量损失计算如下： Q = 251cm^2 × 10W/m·K × (70℃ - 50℃) + 126cm^2 × 10W/m·K × (70℃ - 50℃) + 30cm^2 × 0.04W/m·K × (70℃ - 50℃) = 1774W 最后，我们可以根据热量损失和时间计算出在不同时间点的水温。
传热学题库及参考答案 1、原油中的硫化物在高温时能形成( )腐蚀介质。 A、RS B、S C、S-H2S-RSH D、H2S 答案：C 2、列管换热器的传热效率下降可能是由于( ) A、壳体内不凝汽或冷凝液增多 B、管束与折流伴的结构不合理 C、壳体介质流动过快 D、壳体和管束温差过大 答案：A 3、制冷分为四个过程，其中给深冷分离提供冷剂是在( )过程中。 A、压缩 B、膨胀 C、蒸发 D、冷凝 答案：C 4、已知环氧乙烷合成反应器生产能力为144t/d，年工作时间8000h，按乙烯原料计算，生成环氧乙烷的选择性为71%，通入反应器的乙烯为43720kg/h （原子量:C-12，H-1，O-16），下列生产指标正确的是( ) A、反应器年生产能力为48kt/a，乙烯转化率为12.3% B、反应器年生产能力为52.56kt/a，乙烯转化率为12.3%； C、反应器年生产能力为48kt/a，乙烯的转化率为8.73% D、反应器年生产能力为52.56kt/a，乙烯的转化率为8.73% 答案：A 5、套管换热器的换热方式为( ) A、混合式 B、间壁式 C、蓄热式 D、其他方式 答案：B 6、输送膏状物应选用( ) A、往复泵
B、压缩机 C、齿轮泵 D、离心泵 答案：C 7、传热过程中当两侧流体的对流传热系数都较大时，影响传热过程的将是( ) A、管壁热阻； B、污垢热阻； C、管外对流传热热阻； D、管内对流传热热阻； 答案：B 8、裂解气深冷分离的主要依据是( ) A、各烃的相对挥发度不同 B、各烃分子结构的不同 C、各烃分子量的大小 D、各烃分子间作用力不同 答案：A 9、对于一级反应其半衰期与反应物的起始浓度( ) A、成反比 B、无关 C、成正比 D、不确定 答案：B 10、产生离心泵启动后不进水的原因是( )。 A、泵内发生汽蚀现象 B、吸入管浸入深度不够 C、填料压得过紧 D、轴承润滑不良 答案：B 11、有机化合物及其水溶液作为载冷剂使用时的主要缺点是( ) A、凝固温度较高 B、腐蚀性强 C、价格较高 D、载热能力小 答案：C
传热学计算题答案需要依据具体的题目和具体的数据来确定。以下是一个简单的传热学计算题的示例，并提供了一些可能的解答方法。 题目：在一个直径为6英寸的铜制圆形散热器中，一个1kW的电热元件被放置在中心位置。假设散热器的热传导系数为100W/m·K，环境温度为25℃，要求在1小时内将电热元件产生的热量散发到周围环境中。 解答： 首先，我们需要根据传热方程来计算散热器的散热量。假设散热器的厚度为d，那么根据传热方程：散热量= 热源功率+ 壁面对流散热量+ 热传导散热量，其中： 散热量= 散热面积×散热系数×温差 电热元件产生的热量为1kW，即1000W，环境温度为25℃，因此可以列出以下方程： 1000 + 2πr2d ×k ×(T - 25) = Q 其中，r为散热器半径，d为散热器厚度，k为铜的热传导系数，T为散热器表面温度。 根据题目中给出的铜制圆形散热器的直径和厚度，可以计算出散热面积和散热器表面温度。假设散热器表面温度与环境温度相同，即T = 25℃。代入数据后可得： Q = 2π×(6英寸/2)2 ×π×100W/m2 ×(25℃- 25℃) = 3600W 即每小时散发出3600瓦的热量。 由于散热器直径为6英寸，厚度为未知数d，因此需要求解方程2πr2d ×k = Q。解得：d = 0.78mm。 因此，散热器的厚度为0.78毫米。考虑到实际情况中散热器的厚度通常要大于这个数值，所以这里给出的数值是一个近似值。 另一种可能的解答方法是利用热力学基本公式来进行计算。假设散热器的表面传热系数为Nu，即努塞尔数，它可以由空气流动和温度分布等因素决定。在某些情况下，可以使用Nu 数来简化传热计算。在这种情况下，可以根据热力学基本公式：热量= 质量流量×比热×温度变化来计算散热量。 已知电热元件产生的热量为1kW，环境温度为25℃，铜制圆形散热器的直径为6英寸，即15.24厘米，厚度为未知数d。可以假设散热器的面积为圆面积减去一个圆柱形截面积（即散热器厚度乘以底面积），然后乘以散热系数Nu，再乘以温差。代入数据后可得： Q = π(6英寸/2)2(π(25℃- T)/Nu) -πd2(π(25℃- T)/Nu) = 3600W
传热学计算题 传热学是研究热的传递过程以及与其他物质和能量之间的相互作用的学科。在工程领域，传热学计算是非常重要的，可以帮助工程师设计和改进各种设备和系统。本文将通过一个计算示例来探讨传热学的一些基本概念和计算方法。 假设我们有一个长方体的金属块，其尺寸为2m×1m×0.5m，温度为100℃。我们想要计算该块体的传热过程，以确定其表面和内部的温度分布。 首先，我们需要确定金属块的热传导性能。热导率（λ）是描述材料传热性能的物理量，单位为W/(m·K)。根据金属的种类和温度，我们可以查找到对应的热导率数值。假设该金属块是铜材料，其温度为100℃时的热导率为400 W/(m·K)。 接下来，我们将应用热传导定律来计算金属块内部的温度分布。热传导定律可以表示为： q = -λ × A × (∂T/∂x) 其中，q为单位时间内通过单位面积的热量传递率，λ为热导率，A 为面积，∂T/∂x为温度梯度。 我们可以将金属块分成若干个切片，以每个切片为单位进行计算。假设我们将其分成10个切片，每个切片的厚度为0.05m。
首先，我们计算金属块表面的热量传递率。由于金属块的表面积为2×(2×1+1×0.5+2×0.5) = 14m^2，我们可以将其代入热传导定律的公式中。 q_surface = -λ × A_surface × (∂T/∂x) 其中，A_surface为表面积，(∂T/∂x)为温度梯度。由于金属块的表面温度为100℃，环境温度为25℃，温度梯度为(100-25)/0.05 = 1500 K/m。 将数值代入公式，我们可以计算得到表面的热量传递率为： q_surface = -400 × 14 × 1500 = -8.4 × 10^6 W 接下来，我们计算金属块内部的温度分布。由于金属块的体积为2 × 1 × 0.5 = 1 m^3，每个切片的体积为0.05 × 1 × 0.5 = 0.025 m^3。我们可以将其代入热传导定律的公式中。 q_internal = -λ × A_internal × (∂T/∂x) 其中，A_internal为切片的面积，(∂T/∂x)为切片的温度梯度。假设切片的温度梯度保持恒定，我们可以计算得到每个切片的热量传递率为： q_internal = -400 × 0.025 × 1500 = -1.5 × 10^3 W 由于热量传递是从高温区域向低温区域进行的，所以每个切片的热量传递率为负值。