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传热习题答案

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1. 外径为100 mm的蒸汽管，外面包有一层50 mm 厚的绝缘材料A，λA= W/(m.℃)，
其外再包一层25 mm厚的绝缘材料B，λB= W/(m.℃)。若绝缘层A的内表面及绝缘层B的外
表面温度各为170 ℃及38℃，试求：（1）每米管长的热损失量；（2）A、B两种材料的界面
温度；（3）若将两种材料保持各自厚度，但对调一下位置，比较其保温效果。假设传热推动
力保持不变。

解：以下标1表示绝缘层A的内表面，2表示绝缘层A与B的交界面，3表示绝缘层B
的外表面。
（1）每米管长的热损失

231231ln1ln1)(2rrrrttlQBA



∴
mWrrrrttlQBA/3.495050255050ln075.01505050ln05.01)38170(2ln1ln1)(2231231



(2)A、B界面温度t2
因系定态热传导，故

3.4921
lQlQl

Q

∴ 3.49505050ln05.01)170(22t
解得 t2=
（3）两种材料互换后每米管长的热损失

同理 1.535050255050ln05.01505050ln075.01)38170(2'lQW/m

由上面的计算可看到，一般说，导热系数小的材料包扎在内层能够获得较好的保温效果。
1、欲将一容器中的溶液进行加热，使其从30℃加热至60℃，容器中的液量为6000，
用夹套加热，传热面积为，容器内有搅拌器，因此器内液体各处的温度可视为均匀的，
加热蒸气为的饱和水蒸气，传热系数为℃，求将溶液由30℃加热至60℃所需要
的时间

已知溶液比热为℃，热损失忽略不计。
解：溶液从30℃被加热到60℃所需的热量：

而夹套的传热效率：
其中，对于的饱和水蒸气，℃
℃
则

∴ 所需加热时间为：
2、解：（1）甲苯蒸气冷凝放热量为：hkJrWQ/726000363200011
冷却水吸收热量：
hkJtttCpWQQ/726000)16(19.45000)(212212
Ct65.502
(3

分)

(2)传热平均温差为CtTtTtTtTtm35.7565.5011016110ln1665.50ln)(2121
(2分)

总传热系数： WKmhdhdK/1075.510000150240057112421122
∴K2= W//(m2·K) (2分)

∴传热面积2322539.135.751.1739360010726000/mtKQAm
∴套管长度为l=A/πd2=(π×=8.6m (2
分)
(3)冷却水入口温度升高后，总传热系数未变，传热量变为

''ln'')''(2112221222tTtTttAKttcWQp



即： '11025110ln1539.11.17391019.43600500023t
解得： t2’=56.34℃
(4分)
rWttCpWQ')''('1122
∴hkgW/1808363/)2534.56(19.45000'1
(2分)

4、废热锅炉由25mm2.5mm的锅炉钢管组成。管外为水沸腾，绝对压强为，管内走合
成转化气，温度由550℃降至450℃。已知转化气一侧，℃）水侧
℃）。若忽略污垢热阻，求换热管的壁温及。
解：方法一：

（1） 先求总传热系数（以管子内表面为
基准）

Ki=242W/(m2·℃)
（2） 平均温度差
下水的饱和温度为230℃。

∴

（3）热通量
（4）管壁温度
1） 先着眼于管内的对流传热。
由牛顿冷却定律：

又
℃
②再眼于管外的对流传热

℃
方法二：
(1) 先求传热过程的总热阻及分热阻（基于内表面）


=(℃)/W
(2) 再求管壁温度
在连续传热过程中，温降与热阻成正比。故


已知：t = 2300c T = = 500℃
∴ tw = T-
=℃
tw = t +
=℃
两种解法结果相同
分析：由于管内外水沸腾传热系数较大，管内合成转化气对流传热系数相对要小得
多,所以壁温接近水的温度。又因为管壁的热阻较小，所以温降也小，也就是说管壁两侧温
度比较接近。两种方法略作比较可以发现，第二种方法更简捷、直观。
壁温的估算对工程技术人员十分重要。无论选择换热器类型还是选定换热器都需要知道
壁温，一些对流传热系数的计算也需要知道壁温。

5、有一φ50×4.5mm的钢管，管内通225℃饱和水蒸气，为了减少热损失，管外包一层
厚度为50mm，导热系数为（m·K）的石棉，置于温度为25℃的环境中，已知管内蒸汽冷凝对
流给热系数为104W/（m
2·K），保温层外壁对周围空气对流给热系数为10W/（m2
·K），钢管导热

系数为40W/（m·K），225℃饱和水蒸气的汽化潜热为1880kJ/kg，试求：（1）估计钢管壁温；
（2）计算保温层外壁温度；
（3）计算每米管长每小时蒸汽冷凝量kg/（m·h）。（18分）
5、（18分）
解：（1）因α1＝104W/m2·K，α2＝10W/m2·K，故α1>>α2
故壁温接近于α大一侧的流体温度，则Tw≈225℃ …3分
（2）Δtm=225-25=200℃ …2分

mmdm9150150ln50150
…2分

且
KmWddddKm2422121/082.1
101911501.005.041
150101

1111


…3分

定态导热, 各层传热速率相等,
mWltmKAlQ/10220015.0082.1//

)25(15.010)(2wwtttA

6.46wt
℃ …4分

（3）11/rqlQm

hmkgmskgrlQqm/195.0/1042.5
103.1880

1021
5

3
1
1

…4分

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传热学复习题及其答案经典题

传热学复习题及其答案经典题

传热学复习题及其答案经典题1. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响？A. 雷诺数B. 格拉晓夫数C. 普朗特数D. 努谢尔特数答案：C2. 物体给定辐射方向上，物体在与发射方向垂直的方向上的单位投影面积，在单位时间和单位立体角内所发射全波长的能量，称为（）A、辐射强度B、辐射力C、光谱辐射强度D、光谱辐射力答案：A3. 彼此相似的现象，它们的同名准则数（）A. 相似B. 不相似C. 相似或不同D. 无法确定答案：A4. 下列哪个传热方式不涉及热量通过物质传递？A. 热传导B. 对流换热C. 辐射换热D. 电热答案：D5. 下列哪个物理量表示单位时间内通过单位面积的热量？A. 热流密度B. 热通量C. 热流D. 热流量答案：B6. 下列哪个物理量表示单位时间内通过单位面积的热量传递？A. 热流密度B. 热通量C. 热流D. 热流量答案：B7. 下列哪个物理量表示单位时间内通过单位面积的热量传递？A. 热流密度B. 热通量C. 热流D. 热流量答案：B8. 下列哪个物理量表示单位时间内通过单位面积的热量传递？A. 热流密度B. 热通量C. 热流D. 热流量答案：B9. 下列哪个物理量表示单位时间内通过单位面积的热量传递？A. 热流密度B. 热通量C. 热流D. 热流量答案：B10. 下列哪个物理量表示单位时间内通过单位面积的热量传递？A. 热流密度B. 热通量C. 热流D. 热流量答案：B二、填空题1. 把吸收率等于1的物体称黑体，把光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体。

2. 把物体表面单位面积在单位时间内向周围空间辐射的热量称为辐射热。

3. 把单位时间内通过单位面积的热量称为热通量。

4. 把单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度。

5. 把单位时间内通过单位面积的热量称为热流量。

6. 把单位时间内通过单位面积的热量称为热通量。

7. 把单位时间内通过单位面积的热量称为热流密度。

8. 把单位时间内通过单位面积的热量称为热流量。

传热学习题答案(DOC)

传热学习题答案(DOC)

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。

《传热学》课后习题答案-第一章

《传热学》课后习题答案-第一章

传热学习题集第一章思考题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：，其中，－热流密度；－导热系数；－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：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。

③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－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。

而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。

试从传热学的观点分析这一现象。

传热学课后习题答案

传热学课后习题答案


t t f (t0 t f ) 0.372
t t f (t0 t f ) 0.372
70 (200 70)0.372
118.36℃
求热损失：
16.38 Bi 1 0.061
hR
16.38
Fo 8.064
Bi2Fo 0.0612 8.064 0.03 查图： Q 0.64
1638hr00611638bi8064fo00618064003bifo270090000252007006406461995375396770439710311一温度为21横截面积为50mm100mm的矩形长杆放入温度为593的热处理炉中消除热应力宽100mm的一面置于炉子底面上长杆表面与高温流体的表面传热系数为114根据工艺要求要加热到580以上才能消除应力试说明1h后能否满足工艺要求
已知：d 400mm 42W /(mgK) a 1.18105 m2 / s h 116W /(m2 gK ) 2.5h
m 16W /(mgK ) am 0.53105 m2 / s
hm 150W /(m2 gK )
求： dm、 m
分析：属于第三类边界条件下的导热问题。
模化实验，要保证物理现象相似。
一温度为21℃，横截面积为50mm×100mm的矩 形长杆放入温度为593℃的热处理炉中消除热应力， 宽100mm的一面置于炉子底面上，长杆表面与高
温流体的表面传热系数为114 W /(m2，.K根) 据
工艺要求，要加热到580℃以上才能消除应力，试 说明1h后，能否满足工艺要求？
35W /(m .K ) a 0.037m2 / h
解：a 215 8.4105 m2 / s c 950 2700
Fo
a