第四版传热学第一、二章习题解答
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《传热学》课后习题答案(第四版)第1章1-3 解:电热器的加热功率: kW W tcm QP 95.16.195060)1543(101000101018.4633==-⨯⨯⨯⨯⨯=∆==-ττ 15分钟可节省的能量:kJ J t cm Q 4.752752400)1527(15101000101018.4633==-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆=-1-33 解:W h h t t A w f 7.45601044.02.061)]10(2[6311)(2121=++--⨯=++-=Φλδ 如果取K m W h ./3022=,则 W h h t t A w f 52.45301044.02.061)]10(2[6311)(2121=++--⨯=++-=Φλδ 即随室外风力减弱,散热量减小。
但因墙的热阻主要在绝热层上,室外风力变化对散热量的影响不大。
第2章2-4 解:按热平衡关系有:)(1222121f w B B A A w f t t h h t t -=++-λδλδ,得:)2550(5.906.01.025*******-=++-B B δδ,由此得:,0794.0,0397.0m m A B ==δδ 2-9 解:由0)(2121=+=w w m t t t ℃从附录5查得空气层的导热系数为K m W ⋅/0244.0空气λ 双层时:W t t A w w s 95.410244.0008.078.0006.02)]20(20[6.06.02)(21=+⨯--⨯⨯=+-=Φ空气空气玻璃玻璃λδλδ单层时:W t t A w w d 187278.0/006.0)]20(20[6.06.0/)(21=--⨯⨯=-=Φ玻璃玻璃λδ 两种情况下的热损失之比:)(6.4495.411872倍==ΦΦs d题2-15解:这是一个通过双层圆筒壁的稳态导热问题。
由附录4可查得煤灰泡沫砖的最高允许温度为300℃。
第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt -沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;w t -固体表面温度;f t -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T -辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
《传热学》第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热与辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流如此是流体各局部之间发生宏观相对位移与冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式与斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号与其意义。
答:①傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt-沿x 方向的温度变化率,“-〞表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
②牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -外表传热系数;w t -固体外表温度;f t -流体的温度。
③斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T -辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、外表传热系数与传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:①导热系数的单位是:W/(m.K);②外表传热系数的单位是:W/(m 2.K);③传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算〔过程是稳态的〕,但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的根本公式〞。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进展热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
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。
第一章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工产生热量:为J 54000036001015=⨯⨯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/m 3,所以89.11005.1205.15.235105400003=⨯⨯⨯⨯⨯=∆-t当他回来时房间的温度近似为32℃。
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:1-3淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为每分钟31000cm 。
冷水通过电热器从15℃被加热到43℃。
试问电热器的加热功率是多少?为了节省能源,有人提出可以将用过后的热水(温度为38℃)送入一个换热器去加热进入淋浴器的冷水。
如果该换热器能将冷水加热到27℃,试计算采用余热回收换热器后洗澡15min 可以节省多少能源? 解:1-4对于附图所示的两种水平夹层,试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同?如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数,应采用哪一种布置?解:(a )中热量交换的方式主要为热传导。
(b )热量交换的方式主要有热传导和自然对流。
所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数,应采用(a )布置。
1-5 一个内部发热的圆球悬挂于室内,对于附图所示的三种情况,试分析:(1)圆球表面散热的方式;(2)圆球表面与空气之间的换热方式。
传热学思考题参考答案第一章:1、用铝制水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后水壶很快就被烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
答:当壶内有水时,可以对壶底进展很好的冷却〔水对壶底的对流换热系数大〕,壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高;当没有水时,和壶底发生对流换热的是气体,因为气体发生对流换热的外表换热系数小,壶底的热量不能很快被传走,故此壶底升温很快,容易被烧坏。
2、什么是串联热阻叠加原那么,它在什么前提下成立?以固体中的导热为例,试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。
答:在一个串联的热量传递过程中,如果通过每个环节的热流量都一样,那么各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。
例如:三块无限大平板叠加构成的平壁。
例如通过圆筒壁,对于各个传热环节的传热面积不相等,可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。
第二章:1、扩展外表中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么有人认为,只要扩展外表细长,就可按一维问题处理,你同意这种观点吗答:条件:〔1〕材料的导热系数,外表传热系数以及沿肋高方向的横截面积均各自为常数〔2〕肋片温度在垂直纸面方向〔即长度方向〕不发生变化,因此可取一个截面〔即单位长度〕来分析〔3〕外表上的换热热阻远远大于肋片中的导热热阻,因而在任一截面上肋片温度可认为是均匀的〔4〕肋片顶端可视为绝热。
并不是扩展外表细长就可以按一维问题处理,必须满足上述四个假设才可视为一维问题。
2、肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降及散热外表积增加。
因而有人认为随着肋片高度的增加会出现一个临界高度,超过这个高度后,肋片导热热流量会下降,试分析该观点的正确性。
答:确实肋片高度增加会导致肋效率下降及散热外表积增加,但是总的导热量是增加的,只是增加的局部的效率有所减低,所以我们要选择经济的肋片高度。
第三章:1、由导热微分方程可知,非稳态导热只与热扩散率有关,而与导热系数无关。
第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt-沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;wt -固体表面温度;ft -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T -辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt-沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;wt -固体表面温度;ft -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T -辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
传热学(第四版)-------中国建筑工业出版社会教材习题答案绪论8.1/12;9. 若λ不随温度变化,则呈直线关系变化;反之,呈曲线关系变化。
11. 37.5W/m 2 13.7℃ -8.5℃;12. 4104.7-⨯℃/W 3104.4-⨯ m 2℃/W 30.4KW/ m 2 182.4KW 13. 155℃ 2 KW14. 139.2 W/ m 2 1690.3 W/ m 2 辐射换热量增加了11倍。
15. 83.6 W/ (m 2K) 1.7% 管外热阻远大于管内及管壁,加热器热阻主要由其构成,故此例忽略管内热阻及管壁热阻对加热器传热系数影响不大。
第一章2.傅立叶定律及热力学第一定律,及能量守恒与转化定律。
3.⑴梯度2000,-2000。
⑵热流-5102-⨯,5102-⨯。
4.⑴4.5 KW/ m 2 ⑵由040002≠-=∇t 可知有内热源。
⑶202.5 KW/ m 3 7.)(22rt r r r a t ∂∂∂∂=∂∂τ 00><<τR r0),(t r t =τ 00=≤≤τR r)(f t t h rt-=∂∂-λ0>=τR r0=∂∂rt00>=τr8. p b C f U T xT a T ρεστ422+∂∂=∂∂ 00><<τl x0T T = 00>=τx0=∂∂xT0>=τl x第二章1. 由热流温差的关系式可以看出:由于通过多层平壁的热流相同,层厚相同的条件下,导热系数小的层温差大,温度分布曲线(直线)的斜率大。
各层斜率不同,形成了一条折线。
2. 不能。
任意给定一条温度分布曲线,则与其平行的温度分布曲线都具有同样的第二类边界条件。
3. ⑴因为描述温度分布的导热微分方程及边界条件中均未出现λ值,其解自然与λ值无关。
⑵不一定相同。
4. 上凸曲线。
5. 参见6。
6. 22221121212141441h r r r r r h r t t f f ππλπ+-+-=Φ W222211212141441h r r r r r h r R ππλπ+-+=℃/W 7. 672W ; 8. 15.08℃; 9. 90.6mm ;10. 147.4mm ;11. 500mm ; 12. 41.66W 64倍; 13. 22.2%, 51.9%, 25.9%;14. 29.9 W/ (m 2K) 5.7KW ;15. 0.75‰, 2‰, 25.9%;16. 0.204 m 2℃/W ; 17. 分别为41066.1-⨯ m 2℃/W , 0.28m 2℃/W , 0.17m 2℃/W ,231R R R << 555.4W/m ,299.9℃,144.4℃;18. 减少21.7%;19. 123.7A ;20. 大于等于243.7mm ; 21. 3.38 kg/h ;22. 有。
矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。