第一至五章作业题答案综述

t fw 50
A 0.078m; B 0.039m

2-18 在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两
层绝热材料，一种材料的导热系数为 0.06
W /(m.K )
，两种材料
W /(m.K ) 0.12 ，另一种为
的厚度都取为75mm，试比较把导热系数小的材 料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这

第二章作业题
2-4
一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，
且 A
2 B (见附图)。已知
,.K ) , A 0.1W /(m
B 0.06W /(m.K ) 烘箱内空气 温度 t f 1 400 ℃，内壁面的总表面传热系数 。 h1 50W /(m.K )

1-1夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为 20℃。他希望晚上回到房间时的温度能够低一
些，于是早上离开时紧闭门窗，并打开了一个功
率为15W的电风扇，该房间的长、宽、高分别为
5m、3m、2.5m。如果该大学生10h以后回来，
试估算房间的平均温度是多少？

解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了房间内外的 热交换，但是电风扇要在房间内做功产生热量： 为 15 10 3600＝540000 J 全部被房间的空气吸收而升温，空气在20℃时的 比热为：1.005KJ/Kg.K,密度为1.205Kg/m3,所以

解：根据牛顿冷却公式 Q=h dl（t w -t f ） 所以
Q h= dl（t w -t f ）
＝49.33W/(m .k)


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。
25 ()5 A 1.5 12 2076 .9W 0.26
t
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tw=69℃，
空气温度tf=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？
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
tf2 决定所需保温材料的厚度。环境温度
2 25℃，外表面总传热系数 h2 9.5W /(m .K )
。
解：热损失为
t w -t f2 = 1 1 A B 1 + + + h2 h1 A B h 2 t f1 -t f2
要求


1、温度场、等温面（线）、温度梯度等概
念、导热系数和热扩散率的定义、意义 2、能写出典型简单几何形状物体导热问题的 数学描述表达式 3、导热问题的微分方程（推导、应用） 4、定解条件表达 5、单层、多层平壁，圆筒壁的分析解方程 6、肋片换热热平衡，肋片换热量简化计算 7、具有内热源一维导热问题的数学描述
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解：电子原件的发热量＝航天器的辐射散热量 即： 4

Q= A T
T
4
Q
A

=187K
1-24 在附图所示的稳态热传递过程中，已 t f 2 300 ℃， t w1 460 1 5 知： ℃， mm， 0.5 mm，1 46.5 W/(m.K)， 2 1.16 W/(m.K), h2 5800 W/(m .K)。试计算 单位面积所传递的热量。
将导热系数大的材料紧贴壁管则

2l t1 t 2 2l t1 t 2 ln 2.5 ln 1.6 15.47 2 1
1 2
故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。 t t 若为平壁，则平壁 q
1
1

2
2
由于
1 2
所以不存在此问题。
2-20：一直径为d长为l的圆杆，两端分别与温度为t1及t2的表面接触，
。
杆的导热系数
为常数。试对下列两种稳态情形列出杆中温度
的微分方程式及边界条件： 1.杆的侧面是绝热的； 2.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tf小于t1及t2.
2018/8/7
19
1、可视为一维稳态导热 d2 t =0 2 dx x=0；t=t1 x l ; t t2 2、列能量方程平衡 导入热量-导出热量-对流热量=0
第一章 内容回顾
• 绪论： • 1.传热学的研究内容及其在科学技术和 工程中的应用 • 2.热能传递的三种基本方式（三定律） • 3.传热过程和传热系数（热阻的倒数） • 4.传热学的发展简史和研究方法
要求
• 1、能够从传热学角度解释一些换热现象。 • 2、三定律的应用，计算。 • 3、传热过程的分析、传热热阻计算。

2
1 1 2 RZ 0.00071 h1 1 2
tw t f t q RZ RZ
=225.35KW
第二章 内容




1、导热基本定律 导热机理、温度场、定律表达 2、导热问题的数学描写（微分方程、定解条件、热 扩散率） 3、典型一维稳态导热问题的分析解 平壁、圆筒壁（单层、多层） 4、通过肋片的导热 5、具有内热源的一维导热问题（数学描述） 6、多维稳态导热的求解（形状因子）
两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于
平壁的情形是否存在？假设在两种做法中，绝热
层内外表面的总温差保持不变。
解：将导热系数小的材料紧贴壁管
t1 t 2 2l t1 t 2 50 75 50 75 75 19.19 ln ln 50 50 75 2l1 22 l
540000 103 t 11.89 5 3 2.5 1.205 1.005


当他回来时房间的温度近似为32℃。


1-9 一砖墙的表面积为12 ，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：