传热学课后习题答案
第一章
1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热
遮光罩与宇宙空间的辐射换热
1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热
1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为 1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。
1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？
1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。
1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h
第二章
2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为 1 W/(m ·K)。
解： δλt
q ?= 2
.2381103424001113
12=??+=?+=-λδ
q t t ℃
2-2 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚
度依次为0.794mm 、152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，
室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：
()2
3
233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+
???? ??+++--=++++?=?=
-λδλδλδ总
W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图)。已知λA =0.1 w/m ?K ，λB =0.06 w/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=50 w/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
为一维导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度t f2=25℃，外表面总表面传热系数h 2=9.5 w/m 2?K 。 解：按热平衡关系，有：
)
(1
221f w B
B A A w
f t t t t -=++-αλδ
λδα
)2550(5.906.01.0250150
400-=+
+-B B
δδ
由此得，δB =0.0396m δA =2δB =0.0792 m
2-13在如图所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度δ远小于直径d 。由于安装制造不好，试件与冷、热表面之间存在着一厚度为Δ=0.1mm 的空气隙。设热表面温度t 1=180℃，冷表面温度t 2=30℃，空
气隙的导热系数可分别按t 1、t 2查取。试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。通过空气隙的辐射换热可以忽略不计。(Φ=58.2w d=120mm) 解：不考虑空气隙时侧得的导热系数记为λ0，
则
02915
.02
.58150
42
0=?=?=d t A πφλδ
已知空气隙的平均厚度Δ1、Δ2均为0.1mm ，并设导热系数分别为λ1、λ2，则试件实际的导热系数应满足：
h 1 t f1
h 2
t f2
t w
δA
δ
B
t 1
t 2 δ
φλλλδt A ?=?+?+21110
所以
21
110λλλδλδ?+
?=-
即92
.2102915.003745
.002646.002915.000267.00001.000378.00001.00
21110=+=+
=?+?=-λδλλλλλ%
2-14、外径为100mm 的蒸汽管道，覆盖密度为20kg/m3超细玻璃棉毡保温。已知蒸汽管道的外壁温度为400℃，希望保温层外表面温度不超过50℃，且每米长管道上散热量小于163W ，试确定所需的保温层厚度。
答：解：
12
21
4651ln 2l t t q W d d πλ-=
=（6分）
解得：d 2＝202.3mm （2分）
则保温层厚度为 （202.3-87）/2＝34.6mm （2分）
2-16 一根直径为3mm 的铜导线，每米长的电阻为Ω?-31022.2。导线外包有厚1mm 、导热系数为0.15 W/(m ·K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度为0℃，确定在此条件下导线中允许通过的最大电流。 解：
()()()()W d d t t l 8.11935ln 065115.014.32ln 21212=-????=-=
Φπλ
Rl I 2=Φ A Rl I 3.2321022.28.1193
=?=Φ=-
2-19一直径为30mm 、壁温为100℃的管子向温度为20℃的环境散热，热损失率为100W/m 。为把热损失减小到50W/m ，有两种材料可以同时被利用。材料A 的导热系数为0.5 w/m ?K ，可利用度为 3.14×10-3m3/m ；材料B 的导热系数为0.1 w/m ?K ，可利用度为 4.0×10-3m3/m 。试分析如何敷设这两种材料才能达到上要求。假设敷设
这两种材料后，外表面与环境间的表面传热系数与原来一样。 解：对表面的换热系数α应满足下列热平衡式：
10003.014.3)20100(=??-α
由此得α=13.27 w/m 2?K
每米长管道上绝热层每层的体积为)
(42
21i i d d V -=
+π
。当B 在内，A 在
外时，B 与A 材料的外径为d 2、d 3可分别由上式得出。
0774
.003.0785
.0104785
.023
212=+?=+=-d V d m
1
.00774.0785
.01014.3785.023
22
3=+?=
+=-d V
d m
此时每米长度上的散热量为：
7
.431.014.327.1315.028.6)4.77100ln(1.028.6)304
.77ln(20
100=??+
?+?-=l Q W/m
当A 在内，B 在外时，A 与B 材料的外径为d 2、d 3可分别由上式得出。
07
.003.0785
.01014.3785
.023
212=+?=+=-d V d m
1
.007.0785
.0104785.023
22
3=+?=
+=-d V
d m
此时每米长度上的散热量为：
2
.741.014.327.1311.028.6)70100ln(5.028.6)3070ln(20100=??+
?+?-=l Q W/m
绝热性能好的材料B 在内才能实现要求。
2-22 一个储液氮的容器可近似地看成为内径为300mm 的圆球，球外包有厚30mm 的多层结构的隔热材料。隔热材料沿半径方向的当量导热系数为1.8×10-4 W/(m ·K)。球内液氮温度为-195.6℃，室温25℃，液氮的相变热（汽化潜热）为199.6kJ/kg 。估算在上述条件下液氮每天的蒸发量。
解：()()()W r r t t 646.110330130016.19525108.114.341143
42121=?-+???=--=Φ-πλ
kg
m 712.0106.1993600
243=???Φ=
-
2-30 一高为30cm 的铝质圆台形锥台，顶面直径为8.2cm ，底面直径为13cm 。底面及顶面温度各自均匀，并分别为x
r 1
r
r 2
520℃及20℃，锥台侧面绝热。确定通过该锥台的导热量。铝的导热系数取100 W/(m ·K)。
分析：此题为变截面导热问题，直接用傅立叶定律求解导热量，首先应该得到截面大小与位置的关系。 解：
dx dt x A )
(λ-=Φ 分离变量 ??
-=Φ
21
2
1
)(t t x x dt
x A dx
λ
()2r x A π=
设b ax r +=
041.0,3.0;065.0,021======r r x r r x
065.008.0+-=x r
()()()W
x dx t t A dx
t t x x 68.1394065.008.03.002
212121=+--=-=Φ??πλλ
2-33 一空心圆柱，在()()bt t t t r r t t r r +=====1,,;,02211λλ，t 为局部温度。导出圆柱中温度分布的表达式及导热量计算式。
解：一维、稳态、无内热源、导热系数随温度变化圆柱坐标系下的导热微分方程
0)(=??? ??dr dt r t dr d λ 将导热系数表达式带入 ()010=??? ??+dr dt r bt dr d λ
第一次积分 ()1
01c dr dt r bt =+λ r t c dr dt )(1λ= 分离变量得 ()dr
r c
dt bt 101=+λ
第二次积分 2
120ln 2c r c t b t +=??
? ??+λ
代入边界条件，求解待定系数得
()()2
121210ln ln 211r r t t b
t t c -??
????++
-=
λ
()()1
2
1212102110ln ln ln 2122r
r r t t b
t t t b t c -??????++
--
??? ?
?
+=λλ
于是可得t 分布
()()()()1
2
121212
121212112ln ln ln 2
1ln ln ln 2
12
2r
r r t t b t t r r r t t b t t t b t t t b -?
??
???++-+
-?
??
???++-++=+
热流密度
dr dt t q )
(λ-=
导热量 ()()1
221210ln 2122r r t t b t t rlq ?
??
???++-=
=Φπλπ
2-39 建立具有内热源)(x Φ 、变截面、变导热系数的一维稳态导热问题的温度场微分方程式。
解：按照能量守恒定律，可建立以下热平衡：
导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热 ＝导出微元体的总热流量＋微元体周向对流传热量
导入微元体的总热流量
)()
(x A dx dt
t x λ-=Φ
导出微元体的总热流量
dx x A dx dt t dx d x dx x ???
??-+
Φ=Φ+)()(λ
微元体内热源的生成热＝dx x A x )()(Φ
微元体周向对流传热量=()f S T T hdA
- 代入可得该问题的温度场微分方程为
()f S T T hdA x A dx dt t dx d x A x -+??? ??-=?Φ)()()()(λ
2-42一具有内热源?
φ，外径为r 0的实心长圆柱，向周围温度为t ∞的环
境散热，表面传热系数为h ，试列出圆柱体中稳态温度场的微分方程式和边界条件，并对=?
φ常数的情形进行求解。 解：温度场满足的微分方程为： 0)()(=+?r r dr dt
r dr d φλ
边界条件为：r=0，dt/dr=0； r= r 0，)(∞-=-t t h dr d
λ
当=?
φ常数时，积分两次得：
2
2
14ln c r r c t +-
=?
λφ
由r=0，dt/dr=0；得c 1=0； 由r= r 0，
)(∞-=-t t h dr d
λ
得∞?
?
++=t r h r c λφφ422
02
因此，温度场为
∞
?
?
?
+++-
=t h r r r t 24202
02
φλφλφ
2-47 核反应堆的辐射防护壁因受到γ射线的照射而发热，这相当于
防护壁内有ax
e -Φ=Φ0 的内热源，其中0
Φ 是x ＝0的表面上的发热率；
a 为已知常数。已知x ＝0处t =t 1,x =δ处，t =t 2,导出该防护壁中温度分布的表达式及最高温度的所在位置。导热系数为常数。 解：导热系数为常数，稳态有内热源一维导热微分方程为
022=Φ+λ dx t d 分离变量 dx e dx dt d ax ???? ?
?Φ-=??? ??-λ0 第一次积分 1
0c a e dx dt ax +Φ
=-λ 第二次积分 2120c x c a e t ax ++Φ-=-λ
代入边界条件求待定系数
21,;,0t t x t t x ====δ
()
δλδ
δ2
0112
1a e t t c a -Φ+-=
-
λ2012a t c Φ+= ()
δλδλλδ2021201201a e t t x a t a e t a ax -Φ
+-+???? ??Φ++Φ-=--
求极值，令0=dx dt 得 ()()
δλλδ020211ln 1Φ??????-Φ
+--=- a e t t a a x a 时温度取得最
大值
2-48 用一柱体模拟燃气轮机叶片的散热过程。柱长9cm ，周界为7.6mm ，截面积为1.95cm 2，柱体的一端被冷却到305℃。815℃的高温燃气吹过该柱体，假设表面上各处的对流换热的表面传热系数是均匀的，并为28 W/(m 2·K)。柱体导热系数为55 W/(m ·K)，肋端绝热。 (1)计算该柱体中间截面上的平均温度及柱体中的最高温度。 (2)冷却介质所带走的热量。 解：直接用直肋温度分布公式
mH mx
mH e e e emx 220
1++=-θθ
4942=H θ，549=H θ ()W mH th m hP
x 7.6500==
Φ=θ
2-52 在外径为25mm 的管壁上装有铝质的等厚度环肋，相邻肋片中
心线之间的距离为9.5mm ，环肋高H=12.5mm ，厚0.8mm 。管壁温度200℃，流体温度90℃，管基及肋片与流体之间的表面传热系数为110 W/(m 2·K)。确定每米长肋片管(包括肋片及基管部分)的散热量。 解：
mm
H H 9.122
=+
='δ
mm r 5.121= mm H r r 4.2512='+=' 032
.21
2='
r r
2510032.1m H A L -?='=δ
查附录表5，纯铝200℃时导热系数238=λW/(m ·K) ()()[]31.02123='L A h H λ
查图2－15可知，9.0=f η 每个肋片的散热量
()
()W t t h r r f f 45.33202
12
20=--'=?Φ=Φ∞ηπη 每米管长的肋片数 1050095.0/1≈
每米管长的光管表面积 ()2
30719.0105108.01m d A =??-=-π
每米光管散热量 ()W t t hA f w 99.869=-
每米管的总散热量 W 438299.86910545.33=+?
2-53过热蒸汽在外径为127mm 的钢管内流过，
测蒸汽温度套管的布置如图所式。已知套管外径d=15mm ，厚度δ=0.9mm ，导热系数λ=49.1w/m ?K 。蒸汽与套管间的表面传热系数h=105 w/m 2?K 。为使测温误差小于蒸汽与钢管壁温度差的0.6%，试确定套管应有的长度。
解：设蒸汽温度为t f ，
按题义，应使6
.000≤--=f f
h h t t t t θθ%
即6.0)(1
0≤=mh ch h θθ，得ch(mh)=166.7
又mh=5.81
P=πd ，A=πd δ
所以81
.575.48109.01.49105
3
==???=?=-h h h A
p
mh λα h=0.119m
2-54、为了显示套管材料对测温误差的影响，在热力管道的同一地点上安装了分别用铜及钢做成的尺寸相同的两个套管（套管外径10mm ，厚1.0mm ，高120mm ）。气流流经两套管时表面传热系数均为25W/m 2K 。管道壁温25℃。设蒸汽流的真实温度为70℃，问置于两套管中的温度计读数相差多少？温度计本身的误差可以不计。取铜的λ=390W/mK ，钢的λ=50W/mK 。
2-55用一柱体模拟燃汽轮机叶片的散热过程。柱长9cm ，周界为7.6cm ，截面为1.95cm 2，柱体的一端被冷却到305℃（见附图）。815℃
的高温燃气吹过该柱体，假设表面上各处的对流换热系数是均匀的，
并为28 w/m 2?K ，柱体导热系数λ=55 w/m ?K ，肋端绝热。试：
（1）计算该柱体中间截面上的平均温度及柱体中的最高温度。
（2）冷却介质所带走的热量。 解：以一维肋片的导热问题来处理。
268
.109.009.1409.01095.155076.0284
=?=????=?=-h A p
mh λα ch(1.268)=1.92
柱体中的最高温度为肋端温度。
c
mh ch h ?-=-=
=26692.1815
305)(/0θθ
266-=-=∞t t h h θ 所以c t t h ?=-=-=∞549266815266
在 x=h/2处，m(x-h)=-14.09×0.045=-0.634 因为ch(-x)=chx 所以
321
9196.12092
.1510)268.1()634.0(0
2
-=?-===
ch ch h x θθ
c
t t h ?=-=-=∞4943218153212
冷却水带走的热量
w
th mh th m
P
Q 7.65)268.1()510(09.14076
.028)(0-=?-??=
=
θα
负号表示热量由肋尖向肋根传递。
2-76、刚采摘下来的水果，由于其体内葡萄糖的分解而具有“呼吸”作用，结果会在其表面析出CO 2、水蒸气，并在体内产生热量。设在通风的仓库中苹果以如附图所示的方式堆放，并有5℃的空气以0.6m/s 的流速吹过。苹果每天的发热量为4000J/kg 。苹果的密度840kg/m 3，导热系数
0.5W/mK ；空气与苹果间的表面传热系数6W/m 2K 。试计算稳态下苹果表面及中心的温度。每个苹果可按直径为80mm 的圆球处理。 解：
φθθλθθ?λ?θλτρ +??? ??????+???? ??????+??? ??????=??t r t r r t r r r t c
sin sin 1sin 1122222
0122
=+??? ??????φλ r t r r r
)
(,0
,0∞-=-===t t h dr dt
R r dr dt r λ
213r c r r t +-=??λφ
2
126c r c r t +--=λφ 0
0,01=?==c dr dt
r
第一次积分结果代入第一个边界条件
)(3∞-=???? ??--t t h R λφλ 2
263c R t h R t +-=+=∞λφφ ()∞
+-+=t r R h R t 2263λφφ
3/89.383600248404000m W =??=φ
℃℃09.5,11.5,0====t R r t r
第三章
3-2 设一根长为l 的棒具有均匀初始温度t 0，此后使其两端各维持在恒定温度t 1(x =0)及t 2(x =l)，并且t 2>t 1>t 0。棒的四周保持绝热。画出棒中温度分布随时间变化的示意性曲线及最终的温度分布曲线。 3-5 现代微波炉加热物体的原理是利用高频电磁波使物体中的分子极化而产生振荡，其结果相当于物体中产生了一个接近于均匀分布的内热源，而一般的烘箱则是从物体表面上进行接近恒热流的加热。把一块牛肉当作厚为2δ的无限大平板，定性地画出采用微波炉及烘箱对牛肉加热（从室温到最低温度为85℃）过程中牛肉的温度分布曲线（加热开始前、加热过程中某一时刻及加热终了三个时刻）。 3-10一热电偶的热接点可近似地看成为球形，初始温度为25℃，后被置于温度为200℃的气流中。问欲使热电偶的时间常数τc ＝1s ，热接点的直径应为多大？已知热接点与气流间的表面传热系数为350W/(㎡·K)。热接点的物性为λ=20W/(m ·K)、c=400J/(kg ·K)、
ρ=8500kg/m 3。如果气流与热接点之间还有辐射传热，对所需的热接点直径之值有何影响？热电偶引线的影响略而不计。
解：由于热电偶的直径很小，一般满足集总参数法条件，时间常数为
m c h R A V
hA cV
c c 51082.83-?===
∴=
ρτρτ
故热电偶直径mm R d 529.02==
()0333
.00013.0/<<==λ
A V h Bi v 故满足集总参数法条件。
若热接点与气流间存在辐射换热，则总表面传热系数（包括对流和辐
射）增加，由
hA cV
c ρτ=
知，保持c τ不变时，可使V/A 增加，即热接点直径增加。
3-12 一块单侧表面积为A 、初温为t 0的平板，一侧表面突然受到恒
定热流密度q 0的加热，另一侧表面则受到温度为∞t 的气流冷却，表面传热系数为h 。列出物体温度随时间变化的微分方程并求解。设内阻可以不计，其他的几何、物性参数均已知。
解：c d dt ρτΦ=
()∞
--=Φ
t t hA A q V 0
初始条件 00/t t ==τ
引入过余温度 ∞-=t t θ
00=-+A q hA d d cV
θτθ
ρ 000/θθτ=-=∞=t t
3-16 在热处理工艺中，用银球试样来测定淬火介质在不同条件下的冷却能力。今有两个直径为20mm 的银球，加热到650℃后被分别置于20℃的盛有静止水的大容器和循环水中。用热电偶测得，当银球中心温度从650℃变化到450℃时，其降温速率分别为180℃/s 及360℃/s 。确定两种情况下银球表面与水之间的表面传热系数。已知在上述温度范围内银的物性参数为ρ=10500kg/m 3、c =262J/(kg ·K)、λ=360W/(m ·K)。
解：???? ??-=--=∞∞τρθθcV hA t t t t exp 00 0ln θθτρA cV h =
3R A V = (1)1804506501-=τ ()K m W A V c h ?=?=2011
/3149ln θθτρ
()
0333
.00291.01<==
λ
A V h Bi V 满足集总参数法
(2)360200
2=
τ ()
K m W h ?=2
2
/6299 0333.00583.02>=V Bi 不满足集总参数法，改用诺莫图
727.02
2=?==
R c R a Fo τ
ρλτ 683.020*********=--=θθm
查附录17 5.4=hR λ
W h 8000=
3-21有两块同样材料的平板A 及B ，A 的厚度为B 的两倍，从同一高
温炉中取出置于冷流体中淬火。流体与各表面间的表面传热系数可视为无限大。已知板B 中心点的过余温度下降到初值的一半需要20min ，问A 板达到同样温度工况需多少时间？
解：B m A m ?
??? ??=???? ??00θθθθ ∞→h 有 0→??? ??=??? ??B A h h δλδλ
B A Fo Fo = 22
B B
A A a a δτδτ= min 804==
B A ττ
3-24 一高H =0.4m 的圆柱体，初始温度均匀，然后将其四周曲面完全绝热，而上、下底面暴露于气流中，气流与两端面间的表面传热系数均为50 W/(m 2·K).圆柱体导热系数20 W/(m ·K)，热扩散率s m a /106.526-?=。确定圆柱体中心过余温度下降到初值一半时所需的时间。
解：由题意 2.04.02=?=δδ
5.00
=θθm 5.0=δλh
查图3－6得 7.1=Fo 2δτ
a Fo = h
a Fo 37.32
=?=δτ
3-32 对于一个无内热源的长圆柱体的非稳态导热问题，在某一瞬间
测得r =2cm 处温度的瞬时变化率为-0.5K/s 。计算此时此处圆柱单位长度上的热流量沿半径方向的变化率，并说明热流密度矢量的方向。
已知λ=43W/(m ·K)，s m a /102.12
5-?=。
解：
r t r ??-=Φλ
π2 ??? ??????-=?Φ?r t r r r πλ2 无内热源一维非稳态圆柱坐标导热微分方程
??? ??????=??r t r r r t c
λτρ1 τ??=??? ??????t a r r t r r 5
.0-=??τt 2/1.2255.02m kW a r r =??? ??
?-?-=?Φ?πλ
3-42 在滚珠轴承表面硬化的热处理中，希望把滚珠表面温度在很短时间内升高到1000K 左右，而其内部温度没有明显上升。这可以把滚
珠突然浸入温度达1300K 的盐浴炉来实现。在盐浴中滚珠的表面传热系数高达5000 W/(m 2·K)。为使直径等于20mm 、初温为300K 的滚珠在离开表面1mm 深的范围内均能得到硬化，估计需要浸入盐浴多长时间？滚珠比热容ρ=7800kg/m 3、c =500J/(kg ·K)、λ=50W/(m ·K)。
解：()
0333
.0333.03>==
=
λλ
R
h A V h Bi V
不满足集总参数法，采用诺莫图求解
9.0=R r 0
.1=hR λ查附录17 65.0=m θθ
3.03001300100013000=--=θθ
46.000==m m θθθθθθ 查附录1645.0=Fo s
a R Fo 51.32=?=τ
3-52、医学知识告诉我们：人体组织的温度等于、高于48℃的时间不能超过10s ，否则该组织内的细胞就会死亡。今有一劳动保护部门需要获得这样的资料，即人体表面接触到60℃、70℃、80℃、90℃及100℃的热表面后皮肤下烧伤深度随时间而变化的情况。试利用非稳态导热理论作出上述烧伤深度随时间变化的曲线。人体组织可看做是各向同性材料，物性可取为37℃水的数值。计算的最大时间为5min 。为简化分析，这里可假定一接触到热表面，人体表面温度就上升到了热表面的温度。
???
??=--τa x erf t t t t w w 20
第四章
4-10、一等截面直肋，高H ，厚δ，肋根温度为t 0，侧面流体温度为t f 、表面传热系数为h ，肋片导热系数为λ。将它均分成4个节点(见附图)，并对肋端为绝热及为对流边界条件(h 同侧面)的两种情况列出节点2、3、4的离散方程式。设H=45mm ，δ＝10mm ，t 0=100℃，t f =20℃，h ＝50w ／(m 2·K)，λ＝50w ／(m ·K)，计算节点2、3、4的温度(对于助端的两种边界条件)。
点2：0)(222321=??-?+?-+?-x x t t xh x t t x t t f λλ 点3：0)(233432=??-?+?-+?-x x t t xh x t t x t t f λλ
点4
绝热边界：0
22)
(22
443=??-?+?-x x t t h x
x t t f λ
对流边界：0
)(22)
(22
4443=-+??-?+?-t t h x x t t h x
x t t f f λ
求解
绝热边界：℃℃，℃，2.867.872.92432===t t t 对流边界：℃℃，℃，8.832.865.91432===t t t
4-15、一直径为1cm 、长4cm 的钢制圆柱形肋片，初始温度为25℃。其后，肋基温度突然升高到200℃，同时温度为25℃的气流横向掠过该肋片，肋端及侧面的表面传热系数均为100W/㎡·K 。试将该肋片等分成两段(见附图)，并用有限差分法显式格式计算从开始加热时刻起相邻4个时刻上的温度分布(以稳定性条件所允许的时间隔为计算依据)。已知λ＝43W ／(m ·K)，a ＝1333x105m 2／s ，(提示：节点4的离散方程可按端面的对流散热与从节点3到节点4的导热相平衡这一条件列出。)
x x t t x d h x t t x t t t t x c i
f i i i i i i ??-?+?-+?-=?-?+)
(2252121
2πλλτρ
x x t t x d h x t t x t t t t x
c i
f i i i i i i ??-?+?-+?-=?-?+)
(3343531
3
πλλτρ
)
(22)
(224443414i f i
f i
i i i t t h x x t t x d
h x
t
t t t x c
-+??-?+
?-=?-?+πλτρ
4-24、为了提高现代燃气透平的进口燃气温度以提高热效率，在燃气透平的叶片内都开设有冷却通道以使叶片金属材料的温度不超过允许值。为对叶片中的温度分布情况作一估算，把附图a 所示叶片的截片形状简化成为附图
b
所示的情形。已知
T O =1700K,h O =1000W/(㎡·K),T i =400K,h i =250 W/(㎡·K),计算： (1)截面中最高温度及其位置，(2)单位长度通道上的传热量。
取网格尺寸为mm y x 5.0=?=? 节点1、8
()022211912=-?+?-?+?-?t t x
h y t t x x t t y o o
λλ
节点2、3、4、5、6、7
()0
2222102321=-?+?-?+?-?+?-?t t x h y t
t x x t t y x t t y o o λλλ
节点9、16、17、21、25、29、33、38、39
22383438393837=?-?+?-?+?-?y t
t x x t t y x t t y λλλ
节点10、11、12、13、14、15、18、19、22、23、26、27、30、31、34、35
03438343034353433=?-?+?-?+?-?+?-?y t
t x y t t x x t t y x t t y
λλλλ
节点37
2237
333738=?-?+?-?y t t x x t t y λλ
节点20
()02222202024201220412019=-???
???+?+?-?+?-?+?-?+?-?t t y x h y t t x y t t x x t t y x t t y
i λλλλ
节点24、28、32、36、41、42、43
()0
2241411341424120=-?+?-?+?-?+?-?t t x h y t
t x x t t y x t t y i i λλλ
节点40、44
()02224444164443=-?+?-?+?-?t t x
h y t t x x t t y i i
λλ
第五章
5-1、利用量级分析方法，对流体外掠平板的流动，从动量方程导出
表边界层厚度的如下变化关系式
x
x Re 1~
δ
y v x u ??=
?? δv
x
u ∞
δx u v ∞
?~
22y u y u v x u u ??=??+??υ
2δυ
δ
δ∞
∞∞∞∞
u u x u x
u u
在边界层内，粘性力项与惯性力项具有相同数量级，即
22
~δυ∞∞u
x u
x
x
Re 1~
δ
5-2
、对于油、空气及液态金属，分别有Pr>>1,Pr ≈1，Pr<<1。就外
掠等温平板的层流边界层流动，画出三种流体边界层中速度分布和温度分布的大致图像。
5-8、取外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的临界雷诺数(Re c )为5×105，试计算25℃的空气、水及14号润沿油达到Re c 数时所需的平板长度，取u ∞＝1m/s 。 解：
t 25℃ 空气 水 14＃油 v ×106 m 2/s
15.53 0.906 313.7 L m
7.765
0.453
156.9
运动粘度越大的流体层流区域越短，虽然水的动力粘度比空气大得多，但运动粘度比空气小一个数量级，所以水的层流区短。 20℃的水以2m/s 的流速平行地流过一块平板，计算离开平板前缘10cm 及20cm 处的流动边界层厚度及该两截面上边界层内流体的质量流量(以垂直于流动方向的单位宽度计)。取边界层内的流速为三次多项式分布。
解：20℃的水3
26/2.998,02.7Pr ,/10006.1m kg s m ==?=-ρν
Pr>>1
Pr<<1
556
105108.310006.12
.02Re ?
=
-νul
雷诺数位于层流范围内，其流动边界层厚度
10cm 处： m
u x
361004.12
1
.010006.164.464.4--∞?=??==νδ 20cm 处：
m
u x
361047.12
2
.010006.164.464.4--∞?=??==νδ
dy
u y y udy m ∞??????
??????? ??-==δ
δ
δδρρ0032123
10cm 处：s m kg dy y y m ?=????
??????? ???-?=?--/3.11004.1211004.1234.199600104
.00333
20cm 处：
s m kg dy y y m ?=????
??????? ???-?=?
--/84.11047.1211047.1234
.199600147
.00
3
33
第六章
6-1、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s ，问模型中的流速应为若干？若模型中的平均表面传热系数为195W/m 2K,求相应实物中的值。在这一实验中，模型与实物中流体的Pr 数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？ 解：空气在20℃和200℃的物性参数
20℃：()703.0Pr ,/1059.21,/1006.1512
26=??=?=--K m W s m λν 200℃：
()680.0Pr ,/1093.31,/1085.3422
26=??=?=--K m W s m λν 根据相似原理，模型和实物两现象相似，则对应特征准数相等 两现象运动相似，雷诺数相等2Re 1Re =
222111ννl u l u = s m u l l u /85.20212211=??=νν
两现象对流换热相似，努塞尔数相等21Nu Nu =
222111λλl h l h = K m W h l l h 2/99.36121
122=??=λλ
上述模化试验，Pr 数虽然不严格相等，但十分接近，这样的模化试验是有使用价值的。
6-7、计算下列情形下的当量直径： (1)边长为a 和b 的矩形通道； (2)同(1),但b<(3)环形通道，内管外径为d ，外管内径为D ；
(4)在一个内径为D 的圆形筒体内布置了n 根外径为d 的圆管，流体在圆管外作纵向流动。 解：P Ac de 4=
(1)
()b a ab
b a ab de +=
+?=
224
(2)
b
b
a b b b a ab de 2012122=+≈+=+=
(3)()d D d D d D de -=+????
??????? ??-??? ??=ππ22224
(4)()d n D nd D d n D de +=+??
????????? ??-??? ??=
ππ22224
6-10、发电机的冷却介质从空气改为氢气后可以提高冷却效率，对氢气与空气的冷却效果进行比较。比较的条件是：管道内湍流对流换热，通道几何尺寸、流速均相同，定性温度为50℃，气体均处于常压下，不考虑温差修正。50℃氢气的物性数据如下：
K
kg kJ c s m kg K m W m kg p ?=??=??==--/36.14,/1041.9,/1042.19,/0755.0623ηλρ解：管内湍流强制对流换热关联式为(加热流体)：
4
.08
.0Pr Re 023.0f
f
f Nu =
传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]
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。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。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（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表面换热系数小，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。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析 其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 什么是串联热阻叠加原则，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相同，则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。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？ 答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 第二章 思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。 答：傅立叶定律的一般形式为：n x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。
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3－15 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作 用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为5000C ，)/(210 K m W ?=λ，3/7200m kg =ρ，)/(420K kg J c ?=，初始温度为250C 。问当它突然受到6500C 烟气加热 后，为在1min 内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系 数为 )/(122 K m W ?。 解：采用集总参数法得： ) exp(0 τρθθcv hA -=，要使元件报警则C 0500≥τ ) exp(65025650500τρcv hA -=--，代入数据得D ＝0.669mm 验证Bi 数： 05.0100095.04) /(3
工程热力学(第五版_)课后习题答案
工程热力学(第五版_)课后 习题答案 本页仅作为文档页封面，使用时可以删除 This document is for reference only-rar21year.March
2-2.已知2N 的M ＝28，求（1）2N 的气体常数；（2）标准状态下2N 的比容和密度；（3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv 。 解：（1）2N 的气体常数 28 83140==M R R ＝)/(K kg J ? （2）标准状态下2N 的比容和密度 1013252739.296?==p RT v ＝kg m /3 v 1= ρ＝3/m kg （3）MPa p 1.0=，500=t ℃时的摩尔容积Mv Mv ＝p T R 0＝kmol m /3 2-3．把CO 2压送到容积3m 3的储气罐里，起始表压力301=g p kPa ，终了表压力3.02=g p Mpa ，温度由t1＝45℃增加到t2＝70℃。试求被压入的CO 2的质量。当地大气压B ＝ kPa 。 解：热力系：储气罐。 应用理想气体状态方程。 压送前储气罐中CO 2的质量 1 111RT v p m = 压送后储气罐中CO 2的质量 2222RT v p m = 根据题意 容积体积不变；R ＝ B p p g +=11 （1） B p p g +=22 （2） 27311+=t T （3） 27322+=t T （4） 压入的CO 2的质量
)1122(21T p T p R v m m m -= -= （5） 将（1）、(2)、(3)、(4)代入（5）式得 m= 2-5当外界为标准状态时，一鼓风机每小时可送300 m 3的空气，如外界的温度增高到27℃，大气压降低到，而鼓风机每小时的送风量仍为300 m 3，问鼓风机送风量的质量改变多少 解：同上题 1000)273 325.1013003.99(287300)1122(21?-=-= -=T p T p R v m m m ＝ 2-6 空气压缩机每分钟自外界吸入温度为15℃、压力为的空气3 m 3，充入容积 m 3的储气罐内。设开始时罐内的温度和压力与外界相同，问在多长时间内空气压缩机才能将气罐的表压力提高到设充气过程中气罐内温度不变。 解：热力系：储气罐。 使用理想气体状态方程。 第一种解法： 首先求终态时需要充入的空气质量 288 2875.810722225???==RT v p m kg 压缩机每分钟充入空气量 288 28731015???==RT pv m kg 所需时间 ==m m t 2 第二种解法 将空气充入储气罐中，实际上就是等温情况下把初压为一定量的空气压缩为的空气；或者说、 m 3的空气在下占体积为多少的问题。 根据等温状态方程 const pv = 、 m 3的空气在下占体积为 5.591 .05.87.01221=?==P V p V m 3 压缩机每分钟可以压缩的空气3 m 3，则要压缩 m 3的空气需要的时间 == 3 5.59τ 2－8 在一直径为400mm 的活塞上置有质量为3000kg 的物体，气缸中空气的温度为18℃
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V 0-14 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/m2.k)，热流密度q=5110w/ m2, 是确定管壁温度及热流量?。 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 w f hA t=h A(t t )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.
传热学课后习题
第一章 1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热 遮光罩与宇宙空间的辐射换热 1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热 1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。 1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？ 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。 1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h 第二章 2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1 W/(m ·K)。 解： δλt q ?= 2 .2381103424001113 12=??+=?+=-λδ q t t ℃ 2-2 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm 、 152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：()2 3 233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+ ???? ??+++--=++++?=?= -λδλδλδ总 W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图) 。 h 1 t f1 h 2 t f2 t w δA δ B
最新工程传热学试题及其答案
工程传热学试题及其 答案
传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热
传热学第五版课后习题答案(1)
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚，导热系数为45W/, 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： 2 w2w121t 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?。 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 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为：
w f q5110 t t85155(C) h73 =+=+=? 1-1．按20℃时，铜、碳钢（%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 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=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K); 矿渣棉: λ=+ W/(m·K) =+×20= W/(m·K);
工程热力学和传热学课后答案
第一篇工程热力学 第一章基本概念 一．基本概念 系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环： 二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？ 错 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度? 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为ＭＰａ，而当地大气压力为，当航行至另一海域，其真空度变化为，而当地大气压力变化为。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化? 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。 （1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。 （1）不考虑水的蒸发，闭口系统。 （2）绝热系统。注：不是封闭系统，有电荷的交换 （3）绝热系统。 图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。 （1）在大气压力为时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。 耗散效应 （2）在大气压力为时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。 可逆 （3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。 可逆 （4）100℃的水和15℃的水混合。 有限温差热传递 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于 室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力； （2）表C的读数； （3）圆筒顶面所受的作用力。
最新《传热学》第四版课后习题答案
《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：4 T 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。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。
传热学第五版完整版答案
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。挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。 6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式？ 答：热对流和对流换热不是同一现象。流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界
工程热力学第四版课后思考题答案
1．闭口系与外界无物质交换，系统内质量保持恒定，那么系统内质量保持恒定的热力系一定是闭口系统吗？ 不一定，稳定流动系统内质量也保持恒定。 2．有人认为开口系统内系统与外界有物质交换，而物质又与能量不可分割，所以开口系统不可能是绝热系。对不对，为什么？不对，绝热系的绝热是指热能单独通过系统边界进行传递（传热量），随物质进出的热能（准确地说是热力学能）不在其中。 3．平衡状态与稳定状态有何区别和联系？平衡状态一定是稳定状态，稳定状态则不一定是平衡状态。 4．倘使容器中气体的压力没有改变，试问安装在该容器上的压力表的读数会改变吗？绝对压力计算公式 p =p b +p g (p > p b ), p = p b -p v (p < p b ) 中，当地大气压是否必定是环境大气 压？ 当地大气压p b 改变，压力表读数就会改变。当地大气压 p b 不一定是环境大气压。 5．温度计测温的基本原理是什么？ 6．经验温标的缺点是什么？为什么？ 不同测温物质的测温结果有较大的误差，因为测温结果 依赖于测温物质的性质。 7．促使系统状态变化的原因是什么？ 举例说明。 有势差（温度差、压力差、浓度差、电位差等等）存在。 8．分别以图1-20所示的参加公路自行车赛的运动员、运动手枪中的压缩空气、杯子里的热水和正在运行的电视机为研究对象，说明这些是什么系统。 参加公路自行车赛的运动员是开口系统、运动手枪中的压缩空气是闭口绝热系统、杯子里的热水是开口系统（闭口系统——忽略蒸发时）、正在运行的电视机是闭口系统。 9．家用电热水器是利用电加热水的家用设备，通常其表面散热可忽略。取正在使用的家用电热水器为控制体（但不包括电加热器），这是什么系统？把电加热器包括在研究对象内，这是什么系统？什么情况下能构成孤立系统？ 不包括电加热器为开口（不绝热）系统（a 图）。包括电加热器则为开口绝热系统（b 图）。 将能量传递和质量传递（冷水源、热水汇、热源、电源等）全部包括在内，构成孤立系统。或者说，孤立系统把所有发生相互作用的部分均包括在内。 4题图 9题图
传热学第五版课后习题答案
如对你有帮助，请购买下载打赏，谢谢！ 传热学习题_建工版V 0-14 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?。 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。 1-5厚度δ为0.1m 的无限大平壁，其材料的导热系数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 无限大平壁在无内热源稳态导热时温度曲线为直线，并且 x x 02121t t t t t dt x dx x x 0 δ δ==--?===?-- x x 0x t t q δλ δ==-=- （a ） (1) t|x=0=400K, t|x=δ=600K 时 温度分布如图2-5(1)所示 图2-5(1)
工程传热学课后题答案word资料17页
第一章作业 1-1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有热传导和热辐射。 （b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流 和热辐射。 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。 1-7一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为20m 2，平均导 热系数为1.04w/m ·k ，内外壁温分别是520℃及50℃。 试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 每天用煤 1-9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 1-14宇宙空间可近似的看作0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量？ 解：航天器单位表面上的换热量 2484241/155)250(1067.57.0)(m w T T Q =???=-=-εσ 1-27附图所示的空腔由两个平行黑体表面组 成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面2是厚δ=0.1m 的平板的一侧面，其另一侧表面3被高 温流体加热，平板的平均导热系数λ=17.5w/m ? K ，试问在稳态工况下表面3的t w3温度为多少？ 解： 表面1到表面2的辐射换热量=表面2到表面3的导热量 第二章作业 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成， 且δA =2δB (见附图)。已知λA =0.1 w/m ?K ，λB =0.06 w/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=50 w/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导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度t f2=25℃，外表面总表面传热系数h 2=9.5 w/m 2?K 。 解：按热平衡关系，有： 由此得，δB =0.0396m δA =2δB =0.0792 m t w3 ε=1.0 t w2=127℃ t w1=27℃ δ h 1 t f1 h 2 t f2 t δA δ B
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读书破万卷下笔如有神 3－15 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传热元件，当该导线受火焰或高温烟气的作??210K)W/(m?0，C，用而熔断时报警系统即被触发，一报警系统的熔点为 5003?m/7200kg?c?420J/(kg?K)00C650烟气加热，初始温度为25C，。问当它突然受到后，为在1min内发生报警讯号，导线的直径应限在多少以下？设复合换热器的表面换热系212W/(m?K)。数为解：采用集总参数法得： ?hA?)exp(????cv0?C500?，要使元件报警则0500?650hA?)exp(?? ?cv?65025，代入数据得D＝0.669mm 验证Bi数： h(V/A)hD?3?0.Bi?050.0095??10???4，故可采用集总参数法。 01 。在进行静推力试验时，温度为30C－31 一火箭发动机喷管，壁厚为9mm，出世温度为 32)Km?1950W/(0的高温燃气送于该喷管，燃气与壁面间的表面传热系数为750C。喷管材 3??m/?8400kg)?KJ/(kgk/(m?)c?560?24.6W。假设喷料的密度，，导热系数为管因直径与厚度之比较大而可视为平壁，且外侧可作绝热处理，试确定：为使喷管的最高温度不超过材料允许的温度而能允许的运行时间；1（） 在所允许的时间的终了时刻，壁面中的最大温差；2）（在上述时刻壁面中的平均温度梯度与最大温度梯度。3）（?h?0.解：Bi?7134??＝0.?769211?1000?1750???(1)0.43605 ?30?1750m??????cossin??111?ln?? ???cossin2??110?0.9993Fo?2??1． 下笔如有神读书破万卷22???c??Fo?Fo?15.5s ??1??????)1?????(2)?(????mmaxm?cos110C.9)?2931?(1000?1750)(? cos0.76921?t?th0?C/(3)59451m???????xmax?x??x??1xt1??? ?????m))cos(dx??(x? 001????x??x0?1000?293.9?17500?m C/655m?1)?32(cos?1)??(cos0.?76921 1?0.009无限长圆管 0C的空气来模拟实物中平均温度为的模型中，用20－1、在一台缩小成为实物1/860C空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s，问模型中的流速应为若干？若2002K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实模型中的平均表面传热系数为195W/(m物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？
最新工程传热学答案
工程传热学答案
工程传热学答案 一、单项选择题(每小题2分，共20分) 1.A 2.C 3.C 4.D 5.B 6.D 7.B 8.B 9.D 10.A 二、填空题(每小题2分，共20分) 11.冷热流体(或热、冷流体)温度差为1°C 时的传热热流密度(若答成“表示传热过程强烈程度的物理量”也可算对)， W/(m 2·K)(或W/(m 2·°C))。 12.流动状态 流动起因 流体物性 流体相变情况 13.珠状凝结 膜状凝结 膜状凝结 (次序不可颠倒) 14.0.025(m 2·K)/W (数据和单位各1分) 15.60W/(m 2·K) (数据和单位各1分) 16.物体表面与周围介质之间的换热情况 17.导热微分方程 18.△tm=φ△t m 逆，φ为温差修正系数 19.灰漫表面(答成“灰表面”也算对) F -1εε 20.(1)对波长有选择性 (2)在整个容积中进行。 三、名词解释(每小题3分，共18分) 21.传热过程是指热量由固体壁面一侧的热流体通过壁面传给另一侧的冷流体的过程。 22.对流换热时，在传热壁面附近形成的一层温度有很大变化(或温度变化率很大)的 薄层。 23.肋侧表面总的实际换热量与肋侧壁温均为肋基温度的理想散热量之比。 (或答成η=(F ′2+ηf F 2″)/F 2也可，但需对符号加以说明才能算全对) 24.吸收率与波长无关的物体称为灰体。 25.换热器的实际传热量与最大可能传热量之比，称为换热器的效能。 26.冷、热两种流体被固体壁面隔开，各自在一侧流动，热量通过固体壁面由热流体传给 冷流体的换热设备称为间壁式换热器。 四、简答题(每小题9分，共18分) 27.(1)在入口段，边界层有一个形成的过程，一般由薄变厚， (2)边界层的变化引起换热系数的变化，一般由大变小，考虑到流型的变化，局部长度 上可有波动，但总体上在入口段的换热较强(管长修正系数大于1)。 (3)当l/d>50(或60)时，短管的上述影响可忽略不计。当l/d<50(或60)时，则必须考虑入 口段的影响。 28.(1)在辐射换热表面之间插入金属(或固体)薄板，称为遮热板。 (2)其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增 大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。 (3)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑 度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1/2，若采用黑度较小的遮热板，则 效果更为显著。 五、计算题(每小题12分，共24分) 29.解：(1)单位面积散热损失： q=22112w 1w t t λδ+λδ-=5.01.08.02.050700+-=1444.4W/m2
传热学第四版课后题答案第九章
第九章 思考题 1、试述角系数的定义。“角系数是一个纯几何因子”的结论是在什么前提下得出的? 答：表面1发出的辐射能落到表面2上的份额称为表面]对表面2的角系数。“角系数是一个纯几何因子”的结论是在物体表面性质及表面湿度均匀、物体辐射服从兰贝特定律的前提下得出的。 2、角系数有哪些特性?这些特性的物理背景是什么? 答：角系数有相对性、完整性和可加性。相对性是在两物体处于热平衡时，净辐射换热量为零的条件下导得的；完整性反映了一个由几个表面组成的封闭系统中。任一表面所发生的辐射能必全部落到封闭系统的各个表面上；可加性是说明从表面1发出而落到表面2上的总能量等于落到表面2上各部份的辐射能之和。 3、为什么计算—个表面与外界之间的净辐射换热量时要采用封闭腔的模型? 答：因为任一表面与外界的辐射换热包括了该表面向空间各个方向发出的辐射能和从各个方向投入到该表面上的辐射能。 4、实际表面系统与黑体系统相比，辐射换热计算增加了哪些复杂性? 答：实际表面系统的辐射换热存在表面间的多次重复反射和吸收，光谱辐射力不服从普朗克定律，光谱吸收比与波长有关，辐射能在空间的分布不服从兰贝特定律，这都给辐射换热计算带来了复杂性。 5、什么是一个表面的自身辆射、投入辐射及有效辐射?有效辐射的引入对于灰体表面系统辐射换热的计算有什么作用？ 答：由物体内能转变成辐射能叫做自身辐射，投向辐射表而的辐射叫做投入辐射，离开辐射表面的辐射叫做有效辐射，有效辐射概念的引入可以避免计算辐射换热计算时出现多次吸收和反射的复杂性。 6、对于温度已知的多表面系统，试总结求解每一表面净辐射换热量的基本步骤。 答：(1)画出辐射网络图，写出端点辐射力、表面热阻和空间热阻；(2)写出由中间节点方程组成的方程组；(3)解方程组得到各点有效辐射；(4)由端点辐射力，有效辐射和表面热阻计算各表面净辐射换热量。 7、什么是辐射表面热阻？什么是辐射空间热阻？网络法的实际作用你是怎样认识的？ 答：出辐射表面特性引起的热阻称为辐射表面热阻，由辐射表面形状和空间位置引起的热阻称为辐射空间热阻，网络法的实际作用是为实际物体表面之间的辐射换热描述了清晰的物理概念和提供了简洁的解题方法。 8、什么是遮热板?试根据自己的切身经历举出几个应用遮热板的例子。 答：所谓遮热板是指插人两个辐射表面之间以削弱换热的薄板。如屋顶隔热板、遮阳伞都
传热学第四版课后题答案第十章
第十章 思考题 1、 所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面得管子。设一双侧强化管用内径 为d i 、外径为d 0的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。 2、 在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情 况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？ 答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。 3、 重新讨论传热壁面为平壁时第二题中提出的问题。 答：传热壁面为平壁时，保温总是起削弱传热的作用，加肋是否起强化传热的作用还是取决于肋化系数与肋面总效率的乘积是否人于1。 4、推导顺流或逆流换热器的对数平均温差计算式时做了一些什么假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？讨论对大多数间壁式换热器这些假设的适用情形。 5、对于22112211221m1q c q c q c q c q c c q m m m m m =<≥及、 三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向与c q m 相对大小的关系。 6、进行传热器设计时所以据的基本方程是哪些？有人认为传热单元数法不需要用到传热方程式，你同意吗？ 答：换热器设计所依据的基本方程有： 传热单元法将传热方程隐含在传热单元和效能之中。 7、在传热单元数法中有否用到推导对数平均温差时所做的基本假设，试以顺流换热器效能的计算式推导过程为例予以说明。 答：传热单元数法中也用到了推导平均温差时的基本假设，说明略o 8、什么叫换热器的设计计算，什么叫校核计算？ 答：已知流体及换热参数，设计一个新的换热器的过程叫做设计计算，对已有的换热器，根据流体参数计算其换热量和流体出口参数的过程叫做校核计算。 9、在进行换热器的校核计算时，无论采用平均温差法还是采用传热单元数法都需要假设一种介质的出口温度，为什么此时使用传热单元数法较为方便？ 答：用传热单元数法计算过程中，出口温度对传热系数的影响是通过定性温度来体现的，远没有对平均温差的影响大，所以该法用于校核计算时容易得到收敛的计算结果。 10、试用简明语言说明强化单相强制对流换热、核态沸腾及膜状凝结的基本思想。 答：无相变强制对流换热的强化思路是努力减薄边界层．强化流体的扰动与混合；核态沸腾换热的强化关键在于增加汽化核心数；膜状凝结换热强化措施是使液膜减薄和顺利排出凝结液。 11、在推导换热器效能的计算公式时在哪些环节引入了推导对数平均温差时提出的四个假设？ 习题
工程热力学课后题答案
习题及部分解答 第一篇 工程热力学 第一章 基本概念 1. 指出下列各物理量中哪些是状态量，哪些是过程量： 答：压力，温度，位能，热能，热量，功量，密度。 2. 指出下列物理量中哪些是强度量：答：体积，速度，比体积，位能，热能，热量，功量，密度。 3. 用水银差压计测量容器中气体的压力，为防止有毒的水银蒸汽产生，在水银柱上加一段水。若水柱高mm 200，水银柱高mm 800，如图2-26所示。已知大气压力为mm 735Hg ，试求容器中气体的绝对压力为多少kPa ？解：根据压力单位换算 4. 锅炉烟道中的烟气常用上部开口的斜管测量，如图2-27所示。若已知斜管倾角 30=α ，压力计中使用 3/8.0cm g =ρ的煤油，斜管液体长度mm L 200=，当地大气压力MPa p b 1.0=，求烟气的绝对压力（用MPa 表示）解： 5.一容器被刚性壁分成两部分，并在各部装有测压表计，如图2-28所示，其中C 为压力表，读数为kPa 110，B 为真空表，读数为kPa 45。若当地大气压 kPa p b 97=，求压力表A 的读数（用kPa 表示） kPa p gA 155= 6. 试述按下列三种方式去系统时，系统与外界见换的能量形式是什么。 （1）.取水为系统； （2）.取电阻丝、容器和水为系统； （3）.取图中虚线内空间为系统。 答案略。 7.某电厂汽轮机进出处的蒸汽用压力表测量，起读数为MPa 4.13；冷凝器内的蒸汽压力用真空表测量，其读数为 mmHg 706。若大气压力为MPa 098.0，试求汽轮机进出处和冷凝器内的蒸汽的绝对压力（用MPa 表示） MPa p MPa p 0039.0;0247.021== 8.测得容器的真空度 mmHg p v 550=，大气压力MPa p b 098.0=，求容器内的绝对压力。若大气压变为 MPa p b 102.0='， 求 此 时 真 空 表 上 的 读 数 为 多 少 mmMPa ？ MPa p MPa p v 8.579,0247.0='= 9.如果气压计压力为kPa 83，试完成以下计算： （1）.绝对压力为11.0MPa 时的表压力； （2）.真空计上的读数为kPa 70时气体的绝对压力； （3）.绝对压力为kPa 50时的相应真空度（kPa ）； （4）.表压力为MPa 25.0时的绝对压力（kPa ）。 （1）. kPa p g 17=；
