传热学练习题解答21页PPT

t t f 1 f 2

A ( t t ) f 1 f 2
=146.8 W

②单层玻璃窗情形：
A ( t t ) 1 . 1 1 . 2 [ 25 ( 10 )] f 1 f 2 Φ 363 . 37 W 2 3 1 1 1 11 10 1 h h 20 1 . 05 15 1 1 2
K ) 厚3mm，导热系数为1.05 W/(m ；中间空 气层厚度为5mm，设空气间隙仅起导热作用， 2 导热系数为 2 。室内空气温度 . 6 0 1 0 W / ( m K ) 2 为25℃，表面传热系数为20W/(m ；室外 K) 空气温度为-10℃，表面传热系数为15W/(m2 K). 试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与同样厚 度单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下，室 内、室外空气温度及表面传热系数相同。
[例1-6]冬天，在相同的室外温度条件下，为 什么有风比无风感到更冷些？ 解：假定人体表面温度相同时，人体的散热在 有风时相当于强制对流换热，而在无风时属自 然对流换热（不考虑热辐射或假定辐射换热量 相同时）。而空气的强制对流换热强度要比自 然对流强烈。因而在有风时从人体带走的热量 更多，所以感到更冷一些。
持在 tw1 150 C 和tw2 1 0 0 C。试求不同材料时的热 流密度：(1) 的铜材，(2) 3 8 9 W / ( m K ) 5 0 W / ( m K ) 的铸铁，(3) 的石棉。 0 . 1 3 W / ( m K )
解：①双层玻璃窗情形，由传热过程计算式:
Φ 1 1 1 1 1 1 2 3 1 3 2 h A1 A2 A3 A h Ah 1 2 1 1 2 3 h 2

《传热学》复习题一、判断题1．稳态导热没有初始条件。

（）2．面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。

（）3．复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理（）4．肋片应该加在换热系数较小的那一端。

（）5．当管道外径大于临界绝缘直径时，覆盖保温层才起到减少热损失的作用。

（）6．所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。

（）7．影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数，波动周期和深度。

（）8．普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。

（）9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程，也适用于非稳态导热过程。

（）10.相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。

（）11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写，它对任意形状物体内部和边界都适用。

( )12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。

( )13、温度不高于350℃，导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。

( )14、在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。

( )15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。

( )16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式，是无条件稳定的。

( )17、边界层理论中，主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。

( )18、无限大平壁冷却时，若Bi→∞，则可以采用集总参数法。

( )19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。

( )20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。

( )二、填空题1．流体横向冲刷n排外径为d的管束时，定性尺寸是。

2．热扩散率（导温系数）是材料指标，大小等于。

3．一个半径为R的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为。

4．某表面的辐射特性，除了与方向无关外，还与波长无关，表面叫做表面。

5．物体表面的发射率是ε，面积是A，则表面的辐射表面热阻是。

6．影响膜状冷凝换热的热阻主要是。

传热学习题答案1-9 一砖墙的表面积为122m ，厚为260mm ，平均导热系数为1.5W/（m.K ）。

设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。

解：根据傅立叶定律有：WtA9.207626.05)(25125.1=--⨯⨯=∆=Φδλ1-11 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：δλtq ∆=，)./(06.0304004.015K m W t q =-⨯=∆=δλ1-12 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 qh -=π＝49.33W/(m 2.k) 1-14 一长宽各为10mm 的等温集成电路芯片安装在一块地板上，温度为20℃的空气在风扇作用下冷却芯片。

芯片最高允许温度为85℃，芯片与冷却气流间的表面传热系数为175 W/(m 2.K)。

试确定在不考虑辐射时芯片最大允许功率时多少？芯片顶面高出底板的高度为1mm 。

解：()()[]⨯⨯⨯+⨯⨯=∆=Φ001.001.0401.001.0./1752max K m W t hA (85℃-20℃) ＝1.5925W1-15 用均匀的绕在圆管外表面上的电阻带作加热元件，以进行管内流体对流换热的实验，如附图所示。

用功率表测得外表面加热的热流密度为3500W/2m ；用热电偶测得某一截面上的空气温度为45℃，内管壁温度为80℃。

设热量沿径向传递，外表面绝热良好，试计算所讨论截面上的局部表面传热系数。

（1）当x= 3cm 时，
Re x

100 0.03 106 19.5
1.538105
0.87u Rex 0.2218
x 5.0 5 0.03 1.538105 1/2 0.383 Re x Pr1 3 t 0.429
w
（2）冬季时
tm

10
2
20
15
查空气的物性参数为
0.0255W /m k Pr 0.704
14.6110-6 m2 / s
1 1/ 288
15 273
Gr

gtH 3 2

2.49 1010
处于湍流区
hL

0.11
H
(Gr Pr)1/3
30 273
Gr

gtH 3 2

6.771 109
处于过渡区
hL

0.0292
H
(Gr Pr)0.39

2.646
Aht 43.26W
Q 43.62 243600 3769kJ
大空间自然对流 6-45
（1）夏季时
tm

35 2

25

30
查空气的物性参数为
Nux

hxl


9400.631
Stx

Nux Re x Pr
0.039
j Stx Pr 2/3 0.03
C f 2 j 0.06
第六章
• 相似理论 6-1
解：空气温度为20℃确定，υ1=15.06×10-6m2/s，Pr1=0.703，

第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 10. 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常 物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝 热，其余三个边均与温度为tf的流体发生对流换热。 你能预测他所得的温度场的解吗？ 答：为以tf均匀分布的温度场。因一边绝热无热流 传递，其它三个边外的温度相同，无内热源，常物 性、稳态。如果不是以tf大小的均匀分布温度场， 就存在温差和外部有热流量交换，因无内热源，板 内无热量保持供给或吸收，就不能维持这个温差， 温差如有变化不符合稳态条件，只能是以tf大小均 匀分布的温度场。
第一章 绪论——习题
• 1-3 一宇宙飞船的外形示于附图中，其中外遮 光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口， 其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感 器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表 面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与 遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换 热的方式是什么？
飞船船体
第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 9. 在式（2-49）所给出的分析解中， 不出现导热物体的导热系数，请你提供 理论依据。 答：因稳态、无内热源、导热系数为常 数的二维导热问题的控制方程（2-46a） 与导热系数无关；四个边界条件是温度 边界条件，不包含导热系数（2-46b）。 （2-49）式是上述定解问题的解，自然 不出现导热物体的导热系数。
q
A
T T
4 1

4 2

第一章 绪论——习题
• 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热 系数h1=95W/(㎡· K)，壁面厚δ=2.5㎜， λ=46.5W/(m·K)，水侧表面传热系数 h2=5800W/(㎡· K)。设传热壁可以看作平 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？

传热学习题（含参考答案）一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、某厂已用一换热器使得烟道气能加热水产生饱和蒸汽。

为强化传热过程，可采取的措施中( )是最有效，最实用的A、提高水的流速B、在水侧加翅片C、换一台传热面积更大的设备D、提高烟道气流速正确答案：D2、分子筛对不同分子的吸附能力，下列说法正确的是( )A、分子越大越容易吸附B、分子极性越弱越容易吸附C、分子越小越容易吸附D、分子不饱和度越高越容易吸附正确答案：D3、生物化工的优点有( )。

A、选择性强，三废少B、前三项都是C、能耗低，效率高D、反应条件温和正确答案：B4、有一种30℃流体需加热到80℃，下列三种热流体的热量都能满足要求，应选( )有利于节能A、150℃的热流体B、200℃的蒸汽C、300℃的蒸汽D、400℃的蒸汽正确答案：A5、下列物质不是三大合成材料的是( )。

A、塑料B、尼龙C、橡胶D、纤维正确答案：B6、若固体壁为金属材料，当壁厚很薄时，器壁两侧流体的对流传热膜系数相差悬殊，则要求提高传热系数以加快传热速率时，必须设法提高( )的膜系数才能见效A、无法判断B、两侧C、最大D、最小正确答案：D7、下列阀门中，( )不是自动作用阀。

A、闸阀B、止回阀C、疏水阀D、安全阀正确答案：A8、对于反应级数n大于零的反应，为了降低反应器体积，选用( )A、全混流反应器接平推流反应器B、全混流反应器C、循环操作的平推流反应器D、平推流反应器正确答案：D9、当提高反应温度时，聚合釜压力会( )。

A、不变B、增加至10kg/cm2C、降低D、提高正确答案：D10、安全阀应铅直地安装在( )A、容器与管道之间B、气相界面位置上C、管道接头前D、容器的高压进口管道上正确答案：B11、环氧乙烷水合生产乙二醇常用下列哪种形式的反应器 ( )A、管式C、固定床D、鼓泡塔正确答案：A12、为了减少室外设备的热损失，保温层外所包的一层金属皮应该是( )A、表面光滑，颜色较浅B、上述三种情况效果都一样C、表面粗糙，颜色较浅D、表面粗糙，颜色较深正确答案：A13、离心泵设置的进水阀应该是( )。

代入边界条件： x=0处，t=100℃； x=10mm = 0.01m处，t =60℃; x=20mm = 0.02m处，t =40℃
b 2 0 (100 100 ) c2 2 b 2 0 (60 60 ) c1 0.01 c2 2 b 2 0 (40 40 ) c1 0.02 c2 2
总 结
1.通过平壁的导热（λ= const）
t 2 t1 t x t1
t2 t1 q t f 1 t f 2 q 1 1
t t w 1 w2 t t t2 t1 w1 w2 Φ t t1 ln( r r1 ) q ln( r2 r1 ) r ln(r2 r1 ) ln( r2 r1 )
稳态传热
无能量累积
3 hAt h A( x dx) A( x) (t t ) hdA( x)(t t )
A( x ) A( x ) A( x dx ) A( x ) A( x ) dx A( x ) dx dA( x ) x x
t1 t2 ql 465 ln(r2 r1 ) 2
2(t1 t 2 ) Inr2 / r1 465 2 3.14 0.088625 350 0.41912 465
r2 r1 1.52 r1 r1
34.6mm 35mm
dA( x ) d dt h ( t t ) ( A （ ） )0 c x dx dx dx
例 2 ：一厚度为 50mm的无限大平壁，其稳态温度分
布为: t a bx 2 ℃式中a=200℃，b=－2000℃/m2。 若平壁材料导热系数为45W/m.℃，试求：(1)平壁两

Rl Ri Rl Ri

0.41 0.007 0.41 0.007
0.069K
/W
炉外的对流换热热阻R2

1 hA

1 68 10.069 0.015 0.085K /W
热流密度q t Twi Tf 920 300 7294W / m 2 A RA RA 0.0851
内墙
炉外
解：本题的解题关键是求出炉墙内外串联热阻和18只螺栓并联电阻
已知炉墙内表面温度Twi 920K ,炉外空气温度Tf 300K
18只螺栓的总面积Al
18 1 d 2 18 1
4
4
1.9 102
2 5.1103 m2
内外层炉墙的表面积Aq 1 Al 1 5.1103 0.9949m2
18只螺栓的热阻Rl

i o l Al

7.5 0.64102
39 5.1103
0.41K
/W
内外层炉墙的热阻Rq

i i Aq

o o Aq


7.5 102 1.1

0.64 102 39


0.9949

0.07K /W
内外层炉墙和18只螺栓的并联热阻R1
• 例1. 某锅炉炉墙，内层是厚为7.5㎝、λ＝ 1.10W/（m·K）的耐火砖，外层是厚0.64㎝、 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1.9㎝的螺栓[λ=39 W/（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68W/ （㎡·K），求炉墙的总热阻＆热流密度。

《传热学》习题课（对流换热部分）
第五章 对流换热—复习题

1. 试用简明的语言说明热边界层的概念。 答：在对流换热情况下，在固体附近存在一 薄流体层，在该层中流体温度沿垂直壁面方 向从壁面处的温度等于壁温，急剧变化到流 体主流温度，而在流体主流区的温度变化率 可视为零。
第五章 对流换热—复习题

x
y
c p y
程的重要特点是：没有项
2t x 2
。
第五章 对流换热—复习题

3. 式（5-4）与导热问题和第三类边界条件式 （2-17）有什么区别？ 答：式（5-4） 为： t
y w
h
t
t y
y 0
ht w t f
，式（2-17） 。两者的区别是：两式中的导热

查附录8和10，25℃时：
15.06 16 空气： 15.53106 m 2 / s 2 1.006 0.805 水： 0.9055106 m 2 / s 2 410.9 216.5 14号润滑油： 313.7 106 m 2 / s 2 Re c 500000 lc 500000 u 1 空气时： lc 500000 15.53106 7.765m; 水时： lc 500000 0.9055106 0.4775m 14号润滑油时： lc 500000 313.7 106 156.85m
第五章 对流换热—习题
5-23．对置于气流中的一块很粗糙的表面进
行传热试验，测得如下的局部换热特征性的 1 0.9 结果： Nu x 0.04 Re x Pr 3 其中特征长度x为计算点离开平板前缘的距离。 试计算当气流温度t∞=27℃、流速u∞=50m/s 时离开平板前缘x=1.2m处的切应力。平壁温 度tw=73℃。 解：由比拟理论，湍流时：

要想在地面航天器整体热平衡试验时准 确预测太空飞行时座舱内的热状态，关键是 如何克服重力场的影响，保证在地面实验时 座舱内空气的对流换热与太空飞行时相似或 完全相同。
.
17
1. 座舱内空气对流换热的相似分析
假定座舱内空气为常物性、不可压缩的 牛顿流体，无内热源，对流换热的数学模型
U 0
= T -Tf
由于利用飞船座舱原型进行地面试验，舱
A 24 d24 0.120.00785m 2
A1dl4 d2 0.1335m2
.
2
1 A 11 1 T 1A 411 X 120.1 1 3 35 0 .2 50 .6 .2 7 1 0 0 .0 407 1 851360.3W
（2）单位时间内空腔的净辐射散热损失
1Eb11Eb12 1T114T124
E b1E b2 1313
1
12
A 11 A 1X 1,3 A 33 A 33 A 3X 3,2 A 22
.
8
5.67108(47343734)
1 0 .00 5. 80.801 .0510 1. 07 05 .050.0520.1 0751 10 .1 0 .80.8
9.99W /m
作 业 ： 8 － 29 ， 8 － 42 ， 8 － 44
解：根据发射率的定义，
2
E Eb
式中E为人工黑体腔开口的辐射力，
Eb为温度等于人工黑体腔温度的黑 体的辐射力。
从人工黑体腔开口发射出去的辐射能为
A2E A22Eb1
Eb
11
1
. A11 A2
5
A2E A22Eb1
Eb
11
1
A11 A2
2A2 A11111

传热学习题及答案传热学习题及答案传热学是热力学的一个重要分支，研究热量如何在物质之间传递的过程。

在工程和科学领域中，传热学的知识对于理解和解决各种热传递问题至关重要。

下面，我们将提供一些传热学的学习题及其答案，帮助读者巩固对该领域的理解。

1. 对流传热是指什么？请列举几个常见的对流传热的例子。

答案：对流传热是指通过流体（气体或液体）的运动而传递热量的过程。

常见的对流传热例子包括：自然对流（如烟囱中的烟气上升）、强迫对流（如风扇吹过热食物）、冷却系统中的冷却液循环等。

2. 传热过程中的三种传热方式是什么？请分别解释它们。

答案：传热过程中的三种传热方式是导热、对流和辐射。

- 导热是指通过物质内部的分子振动和传递热量的方式。

导热通常发生在固体和液体中，如铁棒两端的温度差会导致热量从高温端传递到低温端。

- 对流是指通过流体的运动传递热量的方式。

对流通常发生在气体和液体中，如热水从底部加热，底部的热水上升并与顶部的冷水交换热量。

- 辐射是指通过电磁波传递热量的方式。

辐射传热不需要介质，可以在真空中传递热量。

例如，太阳辐射的热量可以穿过空气和云层到达地球表面。

3. 请解释传热中的热传导方程。

答案：热传导方程是描述导热过程的数学方程。

它可以用来计算热量在物质中的传递速率。

热传导方程的一般形式为：q = -kA(dT/dx)其中，q表示单位时间内通过物质传递的热量，k是物质的热导率，A是传热面积，dT/dx是温度梯度（温度变化率）。

4. 请解释传热中的对流换热系数。

答案：对流换热系数是描述对流传热过程中热量传递速率的参数。

它表示单位面积上的热量传递速率与温度差之间的比值。

对流换热系数取决于流体的性质、流体的速度、流体与固体表面的接触情况等。

通常，对流换热系数越大，热量传递速率越快。

5. 请解释传热中的辐射换热系数。

答案：辐射换热系数是描述辐射传热过程中热量传递速率的参数。

它表示单位面积上的热量传递速率与温度差之间的比值。

新型传热材料的研发
总结词
新型传热材料的研发是传热学领域的重要研 究方向，旨在开发具有优异性能的传热材料， 以满足不断发展的能源和环境需求。
详细描述
新型传热材料主要包括金属基复合材料、陶 瓷基复合材料、高分子复合材料等。这些材 料具有高效传热、耐高温、抗氧化、抗腐蚀 等优异性能，可广泛应用于航空航天、汽车、
工业传热
总结词
工业传热涉及广泛的领域，如化工、制药、食品加工等，传热学在工业传热中解决了许多实际的生产 问题。
详细描述
工业传热主要关注反应过程中的热量传递与控制、蒸发和结晶过程以及热力设备的优化设计等。通过 高效的传热技术，可以提高生产效率和产品质量，降低能耗和生产成本。
05 传热学实验与模拟
实验设备与操作
传热的基本方式
导热
通过物体内部的微观粒子运动传 递热量的方式，如金属的热传导。
对流
由于流体运动而引起的热量传递方 式，如空调制冷时冷气在房间内的 流动。
辐射
以电磁波的形式传递热量的方式， 如太阳光照射地球的热量传递。
传热学的发展历程
古代的传热应用
如火炉、熔炼炉等。
工业革命时期的传热研究
随着蒸汽机、内燃机等工业设备的出现，人们开始深入研究热量传 递的规律。
实验设备
介绍实验所需的设备，如热流计、 温度传感器、加热器等，并说明 其作用和工作原理。
实验操作
详细描述实验操作步骤，包括设 备安装、调试、实验运行等，确 保实验的准确性和可靠性。
实验数据处理与分析
数据处理
介绍实验数据的处理方法，如数据采集、 整理、转换等，确保数据的准确性和可 靠性。
VS
数据分析
导热问题的求解方法
采用有限差分法、有限元法和 有限体积法等数值方法求解导

31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
太阳能热利用ppt 传热学
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔 —莎士 比