传热学稳态热传导习题课
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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1.4 W/(m·K),通过地面的热损失率是多少?如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖,且天然气的价格为C g = $0.01/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 = 1135.59 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0.95。
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0.90,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 = 1.10W/(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。
第2章 稳态热传导课堂讲解【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。
【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 W/(m 2•K)。
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t 1=30℃。
生成工艺要求薄膜与基板结合面的温度t 0应为60℃,试确定辐射热流密度q 应为多大?薄膜的导热系数λf =0.02W /(m∙K),基板的导热系数λf =0.06W /(m∙K)。
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】由薄膜与基板结合面向基板另一面的稳态导热的热流密度为:()211m W 0081001.0306006.0Δ=-⨯==t q δλ 由于薄膜对60℃的热辐射是不透明的,则从薄膜与基板的结合面通过薄膜向冷却气流传热,无辐射换热23222m W 1142.8640102.0102.020601Δ=+⨯-=+=-h t q λδ辐射热流密度q 应为221m W 2942.8686.11421800=+=+=q q q课后作业【2-4】一烘箱的炉门由两种保温材料A 及B 组成,且δA =2δB (见附图)。
已知λA =0.1W /(m∙K),λB =0.06W /(m∙K),烘箱内空气温度t f1=400℃,内壁面的总表面传热系数h 1=50W/(m 2•K)。
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。
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1.4 W/(m·K),通过地面的热损失率是多少?如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖,且天然气的价格为C g = $0.01/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 = 1135.59 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0.95。
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0.90,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 = 1.10W/(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。