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传热学总复习试题及答案【第五版】

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《传热学》(第五版)

《传热学》(第五版)

第一章导热理论基础2已知：10.62()W m K λ=∙、20.65()W m K λ=∙、30.024()W m K λ=∙、40.016()W m K λ=∙求：'R λ、''R λ 解：2'3124124224259210 1.1460.620.650.016m K R W λσσσλλλ-⨯⨯⨯⨯⎛⎫∙=++=++⨯= ⎪⎝⎭'"232232560.265/0.650.024R m k W λσσλλ⨯⎛⎫=+=+=⋅ ⎪⎝⎭由计算可知，双Low-e 膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双Low-e 膜双真空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。

5．6．已知：50mm σ=、2t a bx =+、200a =℃、2000b =-℃/m 2、45()Wm K λ=∙求：（1）0x q =、6x q = （2）v q解：（1）00020x x x dtq bx dx λλ====-=-= 3322452(2000)5010910x x x dtW q bx m dx σσσλλ-====-=-=-⨯⨯-⨯⨯=⨯（2）由220vq d t dx λ+=2332245(2000)218010v d t W q b m dxλλ=-=-=-⨯-⨯=⨯9．取如图所示球坐标，其为无内热源一维非稳态导热 故有：22t a t r r r r τ∂∂∂⎛⎫= ⎪∂∂∂⎝⎭00,t t τ==0,0tr r∂==∂ ,()f tr R h t t rλ∂=-=-∂ 10．解：建立如图坐标，在x=x 位置取dx 长度微元体，根据能量守恒有：x dx x Q Q Q ε++= （1）x dt Q dx λ=-+()x dx d dtQ t dx dx dxλ+=-++∙ 4()b b Q EA E A T Udx εεεσ===代入式（1），合并整理得：2420b fU d t T dx εσλ-= 该问题数学描写为：2420b f U d t T dx εσλ-= 00,x t T == ,0()x ldtx l dx ===假设的 4()b e x ldtfT f dx λεσ=-=真实的 第二章稳态导热3.解：（1）温度分布为 121w w w t t t t x δ-=-(设12w w t t >)其与平壁的材料无关的根本原因在 coust λ=（即常物性假设），否则t 与平壁的材料有关 （2）由 dtq dxλ=- 知，q 与平壁的材料即物性有关5.解： 2111222()0,(),w w ww d dt r dr drr r t t t t r r t t===>==设有：12124()11w w Q t t r r πλ=-- 21214F r r R r r λπλ-=7.已知：4,3,0.25l m h m δ=== 115w t =℃, 25w t =-℃, 0.7/()W m k λ=⋅ 求：Q解： ,l h δ ，可认为该墙为无限大平壁15(5)0.7(43)6720.25tQ FW λδ∆--∴==⨯⨯⨯= 8.已知：2220,0.14,15w F m m t δ===-℃，31.28/(), 5.510W m k Q W λ=⋅=⨯ 求：1w t解： 由 tQ Fλδ∆= 得一无限平壁的稳态导热312 5.510150.141520 1.28w w Q t t F δλ⨯=+=-+⨯=⨯℃ 9.已知：12240,20mm mmδδ==，120.7/(),0.58/()W m k W m k λλ=⋅=⋅3210.06/(),0.2W m k q q λ=⋅=求：3δ解： 设两种情况下的内外面墙壁温度12w w t t 和保持不变，且12w w t t >221313由题意知：1211212w w t t q δδλλ-=+122312123w w t t q δδδλλλ-=++再由： 210.2q q =，有121231212121230.2w w w w t t t t δδδδδλλλλλ--=+++得：123312240204()40.06()90.60.70.58mm δδδλλλ=+=⨯⨯+= 10.已知：1450w t =℃，20.0940.000125,50w t t λ=+=℃，2340/q W m ≤ 求：δ 解： 412,0.094 1.25102w w t t tq m m λλδ+∆==+⨯⨯41212[0.094 1.2510]2w w w w t t t t tmq qδλ+-∆==+⨯⋅ 44505045050[0.094 1.2510]0.14742340m +-=+⨯⨯⨯= 即有 2340/147.4q W m m mδ≤≥时有 11.已知：11120,0.8/()mm W m k δλ==⋅，2250,0.12/()mm W m k δλ==⋅33250,0.6/()mm W m k δλ==⋅求：'3?δ=解： '2121'3123112313,w w w w t t t t q q δδδδδλλλλλ--==+++由题意知：'q q =212tw 1tw 2q 11λ12λ23λ322即有：2121'3123112313w w w wt t t t δδδδδλλλλλ--=+++'33322λδδδλ=+ 0.6250505000.12mm =+⨯= 12.已知：1600w t =℃，2480w t =℃，3200w t =℃，460w t =℃ 求：123,,R R R R R R λλλλλλ解：由题意知其为多层平壁的稳态导热 故有： 14122334123w w w w w w w w t t t t t t t t q R R R R λλλλ----====∴112146004800.2260060w w w w R t t R t t λλ--===-- 223144802000.5260060w w w w R t t R t t λλ--===--33414200600.2660060w w w w R t t R t t λλ--===-- 14.已知：1）11012,40/(),3,250f mm W m k mm t δλδ==⋅==℃，60f t =℃ 220112,75/(),50/()h W m k h W m k λλ==⋅=⋅ 2）223,320/()mm W m k δλ==⋅ 3）2'23030,,70/()h W m k δδλλ===⋅求：123123,,,,,q q q k k k ∆∆∆ 解：未变前的122030102250605687.2/1113101754050f f t t q W m h h δλ---===⨯++++tw 1tw 4tw 2tw 3R 1R2R3R =R 1+R 2R3+t αt f221）21311121129.96/()1112101754050k W m k h h δλ-===⋅⨯++++ 21129.96(25060)5692.4/q k t W m =∆=⨯-= 21105692.45687.2 5.2/q q q W m ∆=-=-= 2）22321221129.99/()11131017532050k W m k h h δλ-===⋅⨯++++ 22229.99(25060)5698.4/q k t W m =∆=⨯-= 22205698.45687.211.2/q q q W m ∆=-=-= 3) 22330'101136.11/()131********k W m k h h δλ-===⋅⨯++++ 23336.11(25060)6860.7/q k t W m =∆=⨯-= 23306860.75687.21173.5/q q q W m ∆=-=-= 321q q q ∴∆∆>∆ ，第三种方案的强化换热效果最好 15.已知：35,130A C B mm mm δδδ===，其余尺寸如下图所示，1.53/(),0.742/()A C B W m k W m k λλλ==⋅=⋅求：R λ解：该空斗墙由对称性可取虚线部分，成为三个并联的部分R 1R 1R 1R2R3R 2R 2R3R311113222,A B C A B C R R R R RR R R R =++==++ 3321111311135101301020.1307()/1.53 1.53C A B A B C R R m k W δδδλλλ--⨯⨯∴=++=⨯+==⋅332322222335101301020.221()/1.530.742C A B A B C R m k W δδδλλλ--⨯⨯=++=⨯+=⋅2212115.0410()/1111220.13070.221R m k W R R λ-∴===⨯⋅⨯+⨯+16.已知：121160,170,58/()d mm d mm W m k λ===⋅，2230,0.093/()mm W m k δλ==⋅33140,0.17/(),300w mm W m k t δλ==⋅=℃，450w t =℃求：1）123,,R R R λλλ; 2) l q : 3) 23,w w t t . 解：1）4211111170lnln 1.66410()/2258160d R m k W d λπλπ-===⨯⋅⨯2222221117060lnln 0.517()/220.093170d R m k W d λδπλπ++===⋅⨯ 223332222111706080lnln 0.279()/2220.1717060d R m k W d λδδπλδπ++++===⋅+⨯+tw 1112323tw 4132R R R λλλ∴< 2) 2330050314.1/0.5170.279l i t t q W m R R R λλλ∆∆-====++∑ 3）由 121w w l t t q R λ-=得 4211300314.1 1.66410299.95w w l t t q R λ-=-=-⨯⨯=℃ 同理：34350314.10.279137.63w w l t t q R λ=+=+⨯=℃ 17.已知：1221211,,22m m d d δδλλ=== 求：'ll q q 解：忽略管壁热阻010121020122211ln ln 222d d R d d λδδδπλπλδ+++=++ '010122010122211ln ln 222d d R d d λδδδπλπλδ+++=++ '',l l t tq q R R λλ∆∆== （管内外壁温13,w w t t 不变）01012'20101'010*******22211lnln 22222211ln ln 222l l d d q R d d d d q R d d λλδδδπλπλδδδδπλπλδ+++++∴==+++++01010010101001241lnln 22241ln ln 22d d d d d d d d δδδδδδ++++=++++由题意知： 1001011[(2)]2m d d d d δδ=++=+ 2112011[(2)]32mm m d d d d δδ=++=+ 即：21010101232()m m d d d d d δδδ=⇒+=+⇒= （代入上式）3''15ln 3ln23 1.277ln 3ln 23l l q R q R λλ+∴===+ 即： '0.783l l q q ='21.7%l llq q q -∆==即热损失比原来减小21.7%。

传热学第五版课后习题答案(1)11页

传热学第五版课后习题答案(1)11页

传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。

解：根据付立叶定律热流密度为：负号表示传热方向与x 轴的方向相反。

通过整个导热面的热流量为：0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。

解：热流量又根据牛顿冷却公式管内壁温度为：1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。

解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下，λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)，λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K)=0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K);矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K)=0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。

由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。

传热学第五版部分习题解答(5-7章)

传热学第五版部分习题解答(5-7章)

《传热学》第五版部分习题解答第五章5-13 解:本题应指出是何种流体外掠平板，设是水外掠平板。

由60=m t ℃，查附录3 饱和水的热物理性质表得：610478.0-⨯=v m 2/s ，99.2=r p561082.210478.015.09.0Re ⨯=⨯⨯=⋅=-∞v x u x 41.11015.0)1082.2(0.5Re 0.5321521=⨯⨯⨯⨯==---x xδ mm98.099.241.13131=⨯==--rt p δδ mm5-18 解：55230802=+=+=wf m t t t ℃ 由附录2 ，查得空气的热物性参数为：210865.2-⨯=λW/(m.K) 61046.18-⨯=v m 2/s ， 697.0=r p5561051033.41046.188.010Re ⨯<⨯=⨯⨯=⋅=-∞v l u c 所以，此流动换热为层流换热。

923.0101046.18105Re 65=⨯⨯⨯=⋅=-∞u v x c c m46.6)697.0()105(923.010865.2332.0332.03121523121Re =⨯⨯⨯⨯⨯==-r c x h p c c λW/(m 2.K)94.6)697.0()1033.4(8.010865.2332.0332.03121523121Re=⨯⨯⨯⨯⨯==-r lh p l λW/(m 2.K)88.1364.922=⨯==l h h W/(m 2.K)2.555)3080(18.088.13=-⨯⨯⨯=∆=Φt hA W5-23 解： (注意：本题可不做)参考课本p126页（15）到（5-33）式。

2t a by cy =-+；0,w y t t ==；220wd t dy ⎛⎫= ⎪⎝⎭；,t f y t t δ==得到w f w f tt t yt t θθδ-==-，代入速度场和该温度场于能量积分方程()0tf wd t u t t dy a dx y δ⎛⎫∂-= ⎪∂⎝⎭⎰，并且设t δςδ=，略去ς的高阶项，可以得到ς的表达式，进而得到t δ的表达式。

传热学第五第1-4章习题解答

传热学第五第1-4章习题解答

《传热学》（第五版）第0章-第3 章习题解答第0章 绪论0-4、解答题略。

0-6 答:对流换热和对流不是同一现象.热对流是指:若流体有宏观运动，且内部存在温差，则由于流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混而产生的热量传递现象，简称对流.如热空气往上升时,把热量传给上部空间的冷空气的流动属于对流.对流换热是指流体在与它温度不同的壁面上流动时，二者之间（流体与壁面之间）产生的热量交换现象。

它是导热与热对流同时存在的复杂热传递过程。

如暖气片周围的空气受热后,沿着教室墙壁的流动;热水在热力管道内的流动等属于对流换热.0-6 答:首先,冬季和夏季的最大区别在于室外温度的不同.夏季室外温度比室内温度高,因此通过墙壁的热量传递是由室外传向室内.而冬季室外气温比较比室内低, 通过墙壁的热量传递是由室内传向室外.因此冬季和夏季墙壁内表面的温度不同,夏季高而冬季低.因此人体在冬季通过辐射而与墙壁的散热比夏季高很多.人对冷暖感觉的衡量指标是散热量的大小而不是温度的高低,即当人体散热量少时感到热, 人体散热量多时感到冷.拉上窗帘后顿觉暖和,是因为窗帘起到了保温层的作用,减少了通过窗户向外散失的热量,故顿觉暖和!0-9 答:真空玻璃夹层:阻止热传导和对流换热;夹层内镀银:反射辐射热;热量如何通过瓶胆传到外界: 略瓶胆的玻璃尖嘴打破变得很差,因为空气进入夹层后,会由于空气与瓶胆壁面之间的对流换热而引起热量散失. 0-13：解： 61.0124161.036.08711121=++=++=h h R k λδ(m 2·K)/W 64.1610.011===k R k W/(m 2·K) 92.45)1018(64.1)(21=+=-=f f t t k q W/m 2 ∵)(111w f t t h q -= ∴47.178792.4518111=-=-=h q t t f w ℃ 又∵)(222f w t t h q -= ∴63.912492.4510222-=+-=+=h q t t f w ℃38.292.45⨯⨯==ΦqA =385.73 W0-14：解：4104.723452.0-⨯=⨯⨯==A R A λδ K/W (面积为A 2的平板表面上的热阻) 3104.4452.0-⨯===λδR (m 2·K)/W （单位面积热阻）431007.3104.4150285⨯=⨯-=∆=-R t q W/m 2 541084.161007.3⨯≈⨯⨯==ΦqA W0-15：解： ∵)(f w t t h q -= ∴15573511085=+=+=h q t t f w ℃ W7.20065.214.31050511023=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅==Φ-lR q qA π0-17：解： （1）012.0851500011121=+=+=h h R (m 2·K)/W 3.83012.011===R k W/(m 2·K) 90963624)45500(3.83=⨯-⨯=∆=ΦtA k W（2）92820024)45500(85'=⨯-⨯=∆=ΦtA k W误差%2909636909636928200%100'≈-=⨯ΦΦ-Φ=ε （3）可以忽略，因为厚度很小，金属的导热系数较大，则导热热阻λδ很小。

传热学第五版课后习题答案

传热学第五版课后习题答案

传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。

解：根据付立叶定律热流密度为：2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ⎛⎫--⎛⎫=-=-=- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭ 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。

通过整个导热面的热流量为：q A 30375(32)182250(W)Φ=⋅=-⋅⨯=0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。

解：热流量qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W)πΦ=⨯⨯ 又根据牛顿冷却公式wf hA t=h A(tt )qA Φ=∆⨯-=管内壁温度为：w f q 5110t t 85155(C)h 73=+=+=︒1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。

解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下，λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)， λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。

传热学课后习题答案第五版

传热学课后习题答案第五版

传热学课后习题答案第五版传热学是热力学的一个重要分支，研究物体内部和物体之间的热量传递过程。

在传热学课程中，习题是巩固理论知识和培养解决实际问题能力的重要环节。

本文将根据《传热学课后习题答案第五版》的内容，探讨一些相关问题。

1. 对流传热问题：对流传热是指通过流体的运动来传递热量的过程。

在习题中，我们经常会遇到对流传热的计算问题。

例如，一个热水器中的水被加热，如何计算水的温度分布和对流传热速率？首先，我们需要根据热水器的温度和流体的热导率等参数，利用传热学的基本方程来计算水的温度分布。

然后，根据流体的流速和流体的热容等参数，利用对流传热的基本方程来计算对流传热速率。

最后，将这两个结果结合起来，就可以得到问题的答案。

2. 辐射传热问题：辐射传热是指通过电磁波辐射来传递热量的过程。

在习题中，我们经常会遇到辐射传热的计算问题。

例如，一个黑体表面的辐射率是多少？一个物体在给定温度下的辐射传热速率是多少？对于第一个问题，我们可以利用黑体的定义和辐射能量的基本关系来计算黑体表面的辐射率。

对于第二个问题，我们可以利用斯特藩-玻尔兹曼定律来计算物体的辐射传热速率。

这些计算需要一些数学和物理知识，但是通过习题的练习，我们可以掌握这些计算方法。

3. 导热传热问题：导热传热是指通过物体内部的分子热运动来传递热量的过程。

在习题中，我们经常会遇到导热传热的计算问题。

例如，一个材料的导热系数是多少？一个材料在给定温度梯度下的导热传热速率是多少？对于这些问题，我们可以利用导热传热的基本方程来计算导热系数和导热传热速率。

这些计算需要一些材料科学和热力学知识，但是通过习题的练习，我们可以掌握这些计算方法。

总结起来，传热学课后习题答案第五版涵盖了对流传热、辐射传热和导热传热等方面的问题。

通过解答这些习题，我们可以巩固理论知识，培养解决实际问题的能力。

传热学是一个重要的学科，它在工程、物理、化学等领域都有广泛的应用。

通过学习传热学，我们可以更好地理解和应用热力学的原理，为解决实际问题提供有力的支持。

传热学第五版完整版答案..

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1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到：a 、地面向冰雹导热所得热量；b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量；c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。

2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。

白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。

4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。

就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。

答：暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体；暖气片外壁辐射墙壁辐射人体电热暖气片：电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体红外电热器：红外电热元件辐射人体；红外电热元件辐射墙壁辐射人体电热暖机：电加热器对流换热和辐射加热风对流换热和辐射人体冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射人体太阳照射：阳光辐射人体5．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。

传热学第五版课后习题答案(1)

传热学第五版课后习题答案(1)

λ＝100W/(m·K)，在给定的直角坐标系中，分别画
出稳态导热时如下两种情形的温度分布并分析 x 方向
温度梯度的分量和热流密度数值的正或负。
(1)t|x=0=400K, t|x=δ=600K; (2) t|x=δ=600K, t|x=0=400K; 解：根据付立叶定律
q
gradt
t x
i
t y
虽说计算前两项后计算精度提高了，但 11.9 ºC 和例 3-1 的结果 11.8 ºC 相差很小。说明计算一项 已经比较精确。
4-4 一无限大平壁，其厚度为 0.3m，导热系数为 = 36.4 w m* k 。平壁两侧表面均给定为第三类边界条 件 ， 即 h1 = 60 w m2 * k ， t f1 = 25°C ； h2 = 300 w m2 * k ， t f2 = 215°C 。当平 壁中具有均 匀内热源 qv = 2×105W / m3 时， 试计算沿平壁厚度的稳态温度分布。（提示：取 Δx=0.06m）
A
40 1 0.003
ml 45.910.016 0.7344
th(ml)=th(0.734) 0.6255
11
f
th( ml ) 0.6255
ml
0.7344
85.2%
例题 3-1 一无限大平壁厚度为 0.5m， 已知平壁的热
物 性 参 数 =0.815W/(mk), c=0.839kJ/(kg.k),
的 h=73(W/m².k)，热流密度 q=5110w/ m², 是确定管
壁温度及热流量 Ø。
解：热流量
qA=q( dl)=5110(3.14 0.05 2.5)
=2005.675(W)
又根据牛顿冷却公式

传热学第五版课后习题答案(1)

传热学第五版课后习题答案(1)

传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。

解：根据付立叶定律热流密度为：2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ⎛⎫--⎛⎫=-=-=- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭ 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。

通过整个导热面的热流量为：q A 30375(32)182250(W)Φ=⋅=-⋅⨯=0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。

解：热流量qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W)πΦ=⨯⨯ 又根据牛顿冷却公式wf hA t=h A(tt )qA Φ=∆⨯-=管内壁温度为：w f q 5110t t 85155(C)h 73=+=+=︒1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。

解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)， λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K).所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K)=0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K);矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K)=0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。

传热学第五版课后习题答案

传热学第五版课后习题答案

传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。

解：根据付立叶定律热流密度为：负号表示传热方向与x 轴的方向相反。

通过整个导热面的热流量为：0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m².k)，热流密度q=5110w/ m², 是确定管壁温度及热流量Ø。

解：热流量 又根据牛顿冷却公式管内壁温度为：1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。

解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)，λ铝＝237W/(m·K)，λ黄铜＝109W/(m·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K)=0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K);矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K)=0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m·K)。

由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。

传热学第五版章熙民_答案第一二三章

传热学第五版章熙民_答案第一二三章
x
2T x 2
x
x
T dx c f dx b U dx T 4
整理得棒温度分布的导热微分方程式：
2T x 2
x

U 4 c T b T （T 取热力学温标） f
从微分方程的形式看，应该需要一个初始条件、两个边界条 件才能获得特解。 边界条件为：1） x 0 时
q q z q I r rdrddzd r r z q r t t t ; q ; q z ； r r z
2t 1 2t 2t I 2 2 2 rdrddzd 2 r r z
q x dt 2 b x dx
q x 0 0 ，无热流量
q x 2 ( 2000 ) 45 0.05 9000 ( W / m 2 )
（2） 将二阶导数代入式（a）
qv d 2t dx
2
2 b 2 ( 2000 ) 45 180000 ( W / m 3 )
整理得：
1-10 从宇宙飞船伸出一根细长散热棒， 以辐射换热将热量散 发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为 ，导热系数 为 ，棒的长度为 l ，横截面面积为 f ，截面周长为 U ，棒根 部温度为 T0 ，外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温 度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。 解： 导热微分方程，就是将付立叶定律结合能量守恒定 律（没有功交换时，就是热平衡原理）推出的数学关系式。 如图所示，取一个微元体长度为 dx ，从左边导入的热量
t x 600 K ; t x 400 K ;
解：这是一维的、无内热源的、常物性的、稳态导热问题。 平板内沿厚度方向温度分布呈线性。则 温度梯度： grad t

传热学第五版课后习题答案(1)

传热学第五版课后习题答案(1)
膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m·K);
矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m·K);
1
由附录 7 知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m·K)。由上可知金属是良好的导热材料， 而其它三种是好的保温材料。
A
140 1 0.003
ml 19.54 0.016 0.3127 th(ml)=th(0.3127) 0.3004
f
th( m l ) ml
0 .3004 0 .3127
96 .1%
6
（2）钢材料肋片
m hU 125 2( 1 0 .003 ) 45.91m 1
A
40 1 0 .003
(2) 肋片的散热量
hU A L θ 0th(ml) 75 ( L 0 .003 ) 2 140 L 0.003 θ 0th(m l)
B 7 5 2 1 4 0 0 .0 0 3 L ( 8 0 3 0 )th (1 8 .9 0 .0 2 5 )
5
B 396.9Lth(0.4725)
的项。即
e ( x ,
0
)
1
2 sin 1 sin 1 cos 1
co
s
1
x
2 1
F
o
2、现在保留前面二项，即忽略第二项以后的项
( x , ) I(x, 6h) II(x, 6h)， 其中 0
e I (
x , 6h
)
1
2 sin 1 sin 1 cos 1

传热学复习题及其答案

传热学复习题及其答案

传热学复习题及其答案传热学是研究热量传递规律的学科，它在工程实践中有着广泛的应用。

以下是一些传热学的复习题及其答案，供学习者参考。

# 一、选择题1. 传热的基本方式有哪三种？- A. 对流- B. 辐射- C. 导热- D. 所有选项都是答案：D2. 傅里叶定律描述的是哪种传热方式？- A. 对流- B. 辐射- C. 导热- D. 都不是答案：C# 二、填空题1. 导热系数是描述材料______能力的物理量。

答案：导热2. 对流换热的特点是热量通过______来传递。

答案：流体的宏观运动# 三、简答题1. 请简述牛顿冷却定律的内容。

答案：牛顿冷却定律指出，物体表面与周围环境之间的热交换速率与它们之间的温差成正比。

2. 什么是黑体辐射定律？其数学表达式是什么？答案：黑体辐射定律描述了理想化的物体（黑体）在不同温度下发出的辐射能量与波长的关系。

其数学表达式为：E(λ,T) = (2πhc^2) / (λ^5) * 1 / (e^(hc/(λkT)) - 1)，其中E(λ,T)是波长为λ在温度T下的辐射强度，h是普朗克常数，c是光速，k是玻尔兹曼常数。

# 四、计算题1. 假设有一厚度为0.05m的墙体，其导热系数为0.6 W/m·K，两侧温差为10°C。

求墙体的热流量。

答案：根据傅里叶定律，热流量Q = k * A * ΔT / d，其中A是面积，ΔT是温差，d是厚度。

假设面积A足够大，可以忽略不计，那么Q = 0.6 * 10 / 0.05 = 120 W。

2. 已知一物体表面温度为300 K，环境温度为20°C，求该物体表面与环境之间的热交换速率，假设对流换热系数为10 W/m²·K。

答案：热交换速率Q = h * A * ΔT，其中h是对流换热系数，A是物体表面积，ΔT是温差。

假设A足够大，可以忽略不计，那么Q = 10 * (300 - 273) = 270 W。

传热学第五版课后习题答案

传热学第五版课后习题答案

传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。

解：根据付立叶定律热流密度为：2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ⎛⎫--⎛⎫=-=-=- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭ 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。

通过整个导热面的热流量为：q A 30375(32)182250(W)Φ=⋅=-⋅⨯=0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。

解：热流量qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W)πΦ=⨯⨯ 又根据牛顿冷却公式wf hA t=h A(tt )qA Φ=∆⨯-=管内壁温度为：w f q 5110t t 85155(C)h 73=+=+=︒1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。

解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下，λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)， λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。

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总复习题 基本概念 : • 薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体得温度 , 则该物体称为 ----、

• 传热 : 由热力学第二定律 , 凡就是有温差得地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起得热量转移过程统称为 ------、

• 导热 : 就是指物体内不同温度得各部分之间或不同温度得物体相接触时 , 发生得热量传输得现象 、 物体各部分之间不发生相对位移,仅依靠物体内分子原子与自由电子等微观粒子得热运动而产生得热能传递成为热传导 简称导热

• 对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起得热量传输现象 、 由于流体得宏观运动而引起得流体各部分之间发生相对位移,冷热流体相互渗混所导致得热量传递过程

• 对流换热 : 指流体流过与其温度不同得物体表面时 , 流体与固体表面之间发生得热量交换过程称为 ------、

• 强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起得流动 、 • 自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起得流动 、 • 流动边界层 : 当具有粘性得流体流过壁面时 , 由于粘滞力得作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体得速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体得速度基本达到主流速度 、 这一流体层即为 -----、

• 温度边界层 : 当具有粘性得流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体得温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体得温度基本达到主流温度 、 这一流体层即为 -----、

• 热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量得过程称为 ------、 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量得过程成为热辐射

• 辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射得全部波长得辐射能得总量 、 • 单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射得波长在 λ -- λ +d λ范围内 得辐射能量 、

• 立体角 : 就是一个空间角度 , 它就是以立体角得角端为中心 , 作一半径为 r 得半球 , 将半球表面上被立体角切割得面积与半径平方 r 2 得比值作为 ------ 得大小 、

• 定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射得全部波长得辐射能量称为 ----、

• 传质 : 在含有两种或两种以上组分得流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀得趋势 、 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----、 • 分子扩散传质 : 静止得流体中或在垂直于浓度梯度 方向 作层流流动得流体中得 传质 , 有微观分子运动所引起 , 称为 ----、

• 对流流动传质 : 在流体中由于对流掺混引起得质量传输 、 • 有效辐射 : 单位时间内 , 离开所研究物体单位表面积得总辐射能 、 • 灰体 : 单色吸收率 , 单色黑度与波长无关得物体 、 • 角系数 : 有表面 1 投射到表面 2 得辐射能量 Q 1 → 2 占离开表面 1 得总能量 Q 1 得份数 , 称为表面 1 对表面 2 得角系数 、

• 辐射换热 : 物体之间通过相互辐射与吸收辐射能而产生得热量交换过程 、

填空题 : • 当辐射投射到固液表面就是表面辐射,投射到气体表面就是 ---------- 辐射。容积 • 气体常数 R 量纲就是 ------------- 。 [ L 2 t -2 T -1 ] • 当辐射物体就是 -漫辐射表面- 时,辐射力就是任何方向上定向辐射强度得 --3、14-- 倍。漫辐射表面 , Л

• 强制对流换热得准数方程形式为 -----------------、Nu=f(Re,Pr) • 描述流体运动方法有 ------------- 与 ------------------ 两种方法 、 拉氏法 , 欧拉法 • 对于一个稳态得流动传热现象而言 , 其准数方程式可表示为 ------------------、 Nu=f(Re,Pr,Gr)

• 自然对流换热得准数方程式可表示为 ------------------、 Nu=f(Pr,Gr) • 热辐射过程中涉及到得三种理想物体有 -黑体透明体镜体--------------、 黑体 , 透明体 , 镜体

• 实际上大部分工程材料在 -红外线- 范围内 , 都表现出灰体性质 、 红外线 • 善于发射得物体同时也善于 -吸收-、 吸收 • 角系数就是一个与 ---------------------- 有关得纯几何量 、 辐射物体得尺寸 , 空间位置 • 实际物体得辐射力与 -辐射来自黑体得吸收率- 得比值恒等于 -同温下- 得黑体得辐射力 、 辐射来自于黑体得吸收率 , 同温度下

• 灰体与其她物体辐射换热时 , 首先要克服 -表面热阻- 达到节点 , 而后再克服 --空间热阻-- 进行辐射换热 、 表面热阻 , 空间热阻

• 黑体得有效辐射就就是 -黑体得自身辐射-、 黑体得自身辐射 • 为增加辐射换热系统得换热量 , 可通过 ------ 辐射换热物体表面得黑度来实现 、 增加 • 对流流动传质得准数方程为 -----------------------、Sh=f(Re,Sc)

判断并改错 : • 只有管外径小于临界绝热直径时,铺设绝热层才能使热损失减小。 ( ⅹ ) • 热辐射与流体对流及导热一样,需有温差才能发射辐射能。 ( ⅹ ) • 通过圆筒壁得一维稳态导热时,单位面积上得热流密度就是处处相等得。( ⅹ ) • 导温系数仅出现在非稳态热量传输过程中 , 导温系数越大 , 物体内各处温度越不均匀 ( ⅹ )、

• 热量传输一般有导热 , 热对流及热辐射三种基本形式 、 ( √ )、 • 水平热壁面朝上布置时比朝下时得对流换热量大 ( √ )、 • 流体得物性参数μ愈小 , λ愈大 , 流体对流换热能力愈大 ( √ )、 • 紊流运动粘度ε m 与流体运动粘度υ都就是流体得物性参数 , 与 Re 与紊流程度有关 、 ( ⅹ )、

• Pr t = ε m / ε h , 紊流得普朗特数不表示流体得物性参数 , 表示紊流时热量与动量传递过程得程度与状态 ( √ )、

• 两物体之间得辐射换热必须通过中间介质才能进行 , 且热辐射过程中伴随着能量形式得二次转化 ( ⅹ )、

• 金属表面在空气中被氧化后 , 在相同温度下 , 其辐射能力比原来争强了 ( √ )、 • 与黑体一样 , 灰体也就是一种理想物体 , 只就是在数值上与黑体成折扣关系 ( √ )、 • 同温度下 , 物体辐射力越大 , 其吸收率越小 ( ⅹ )、 • 角系数描述得就是物体得空间位置与几何形状对辐射换热得影响 , 并与辐射物体本身得特性与温度有关 ( ⅹ )、

• 当系统处于热平衡时 , 灰体得有效辐射等于同温度下得黑体辐射 , 并与灰体得表面黑度有关 ( ⅹ )、

• 当一铸件在车间内加热时 , 其辐射换热量得大小与车间大小有关 ( ⅹ )、 • 当一铸件在车间内加热时 , 其辐射换热量得大小取决于铸件面积与本身黑度 、 ( √ )、

问答题 : • 热量传输有哪几种基本方式？ 热传导、热对流、热辐射 • 温度场有哪几种表示方法？ • 能量微分方程得几种形式均用于哪些条件？ • 导温系数表达式及物理意义？ • 何谓单值性条件？包括哪些？ • 边界条件分为哪几类？各自数学描述？ • 通过平壁得一维稳态导热数学描述及第一;三边界条件数学描述？温度分布？热流密度？(单;多层 ; λ 为常 ; 变量时)

• 通过圆筒壁得一维稳态导热数学描述及第一;三边界条件数学描述？温度分布？热流密度？(单;多层)

• 热阻有何应用？推导临界直径公式并分析影响临界直径得因素 ? 答 : ⒈ 热阻得应用 : ⑴ 利用热阻可将某些热量传输问题转换成相应得模拟电路来分析 、 ⑵ 分析热阻组成 , 弄清各个环节得热阻在总热阻中所占得地位 , 能有效地抓住过程得主要矛盾 、

⒉ 公式推导 : 已知一管道得内径为 d 1 外径为 d 2 , 设在管道外面包一层绝缘层 , 其直径为 d x, 圆筒内为热流体其对流换热系数为 α 1 , 穿越筒壁向外冷流体 ( 对流换热系数为 α 2 ) 散热 、 此时单位管长得总热阻 :

r ∑ 仅就是 d x 得函数 , 只与划线部分得热阻有关 、 通过分析得知 , r ∑ 与 d x 间存在极值 、

r ∑ 取得极值得条件就是 其中 d c 为临界绝热层直径 ∴当 d x =d c 时 ,r ∑ 为极小值 、 此时管道向外散热最多 、 分析影响临界直径得因素 : 当 d x ≥ d c 时 , 敷设绝热层会使散热减少 、 d c 与 λ x 有关 , 可通过选用不同绝热材料改变 d c 值 、 • 何谓薄材？厚材？如何判别？ • 集总系统导热特点？数学描述？温度分布及瞬时热流量？ • Bi 及 Fo 定义式及物理意义？ Fo:非稳态过程进行得深度得无量纲时间 答 : 物理意义 : Bi:表征内部导热热阻与外部对流传热热阻得比值。 、

• 求解对流给热系数得方法有哪几种 ? (分析法、实验法、比拟法、数值法) • 影响对流换热系数得因素有哪些？如何作用？ (流动:起因,状态;流体:物性,相变状况;换热表面几何因素)？？

• 求解对流换热系数得基本方法就是什么？ • 边界层微分方程求解 α 思路就是什么？ 边界层微分方程求解 α 思路 : Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 由 Ⅰ 式与 Ⅱ 式求解流场得速度分布得 V X ,V Y , 代入 Ⅲ 式得温度场得分布 T, 再求温度梯度代入 Ⅳ 式求得 α 值 、

• 类比法求解 α 思路 ? 推导过程 ? • 试比较类比法与边界层微分方程组法 ? 答 : 边界层微分方程组法只能求解绕流平板得边界层内得层流问题 , 计算较烦 、 类比法即适用于边界层内也适用于边界层外 , 还适用于圆管内得流动 , 即适用于层流也 适用于紊流 、 且推导与计算也较方便 、

• 建立动量边界层与热量边界层厚度受那些因素得影响 ? • 建立动量传递与热量传递得目得就是什么 ? 类比解推导过程 ? 答 : ⒈ 建立动量传递与热量传递得目得 : ⑴ 认为动量热量 ; 传递规律就是类同得 , 用数学式子把两现象联系起来 、 ⑵ 用已由理论分析或实测得到得阻力规律 C F 来求解换热规律α层流中 : 紊流中 : 当 P r =1 时 , C p = 此二式相同 、 即也就是雷诺类比解成立得条件 、 • 试说明 Nu;Pr 及 Gr 得物理意义及定义式 ?