傳熱學(xué)習(xí)題--5

1、1第1章緒論緒論習(xí)題習(xí)題11一大平板，高3m、寬2m、厚0.02m，導(dǎo)熱系數(shù)為45W(mK)，兩側(cè)表面溫度分別為t1=100℃、t2=50℃，試求該平板的熱阻、熱流量、熱流密度。12一間地下室的混凝土地面的長(zhǎng)和寬分別為11m和8m，厚為0.2m。在冬季，上下表面的標(biāo)稱溫度分別為17℃和10℃。如果混凝土的熱導(dǎo)率為1.4W(mK)，通過地面的熱損失率是多少？如果采用效率為ηf=0.90的燃?xì)鉅t對(duì)地下室供暖，且天然氣的價(jià)格為Cg=$0.01

2、MJ，每天由熱損失造成的費(fèi)用是多少？13空氣在一根內(nèi)徑50mm，長(zhǎng)2.5m的管子內(nèi)流動(dòng)并被加熱，已知空氣平均溫度為80℃，管內(nèi)對(duì)流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=70W(m2K)，熱流密度為q=5000Wm2，試求管壁溫度及熱流量。14受迫流動(dòng)的空氣流過室內(nèi)加熱設(shè)備的一個(gè)對(duì)流換熱器，產(chǎn)生的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=1135.59W(m2K)，換熱器表面溫度可認(rèn)為是常數(shù)，為65.6℃，空氣溫度為18.3℃。若要求的加熱功率為8790W，試求所需換熱器的換熱

3、面積。15一電爐絲，溫度為847℃，長(zhǎng)1.5m，直徑為2mm，表面發(fā)射率為0.95。試計(jì)算電爐絲的輻射功率。16夏天，停放的汽車其表面的溫度通常平均達(dá)40～50℃。設(shè)為45℃，表面發(fā)射率為0.90，求車子頂面單位面積發(fā)射的輻射功率。17某鍋爐爐墻，內(nèi)層是厚7.5cm、λ=1.10W(mK)的耐火磚，外層是厚0.64cm、λ=39W(mK)的鋼板，且在每平方米的爐墻表面上有18只直徑為1.9cm的螺栓[λ=39W(mK)]。假定爐墻內(nèi)、外

4、表面溫度均勻，內(nèi)表面溫度為920K，爐外是300K的空氣，爐墻外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為68W(m2K)，求爐墻的總熱阻和熱流密度。18有一厚度為δ=400mm的房屋外墻，熱導(dǎo)率為λ=0.5W(mK)。冬季室內(nèi)空氣溫度為t1=20℃，和墻內(nèi)壁面之間對(duì)流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h1=4W(m2K)。室外空氣溫度為t2=－10℃，和外墻之間對(duì)流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h2=6W(m2K)。如果不考慮熱輻射，試求通過墻壁的傳熱系數(shù)、單位面積的傳熱量和內(nèi)、

5、外壁面溫度。19一雙層玻璃窗，寬1.1m、高1.2m、厚3mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.05W(mK)；中間空氣層厚5mm，設(shè)空氣隙僅起導(dǎo)熱作用，導(dǎo)熱系數(shù)為2.60102W(mK)。室內(nèi)空氣溫度為25℃，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20W(m2K)；室外溫度為－10℃，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為15W(m2K)。試計(jì)算通過雙層玻璃窗的散熱量，并與單層玻璃窗相比較。假定在兩種情況下室內(nèi)、外空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同。第2章導(dǎo)熱基本定律及穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)導(dǎo)熱基本定律及穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)習(xí)題

6、習(xí)題21一直徑為do，單位體積內(nèi)熱源的生成熱Φ的實(shí)心長(zhǎng)圓柱體，向溫度為t∞的流體散熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為ho，試列出圓柱體中穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的微分方程式及定解條件。22金屬實(shí)心長(zhǎng)棒通電加熱，單位長(zhǎng)度的熱功率等于Φl（單位是Wm），材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ，表面發(fā)射率ε、周圍氣體溫度為tf，輻射環(huán)境溫度為Tsur，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h均已知，棒的初始溫度為t0。試給出此導(dǎo)熱問題的數(shù)學(xué)描述。3216測(cè)定儲(chǔ)氣罐空氣溫度的水銀溫度計(jì)測(cè)溫套管用鋼制成，厚度?=15mm，

7、長(zhǎng)度l=20mm，鋼的導(dǎo)熱系數(shù)?=48.5W(mK)，溫度計(jì)示出套管端部的溫度為84℃，套管的另一端與儲(chǔ)氣罐連接處的溫度為40℃。已知套管和罐中空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=20W(m2K)，試求由于套管導(dǎo)熱所引起的測(cè)溫誤差。217同上題，若改用不銹鋼套管，厚度?=0.8mm，長(zhǎng)度l=160mm，套管與儲(chǔ)氣罐連接處予以保溫使其溫度為60℃，試求測(cè)溫誤差為多少？218截面為矩形的冷空氣通道，外形尺寸為32.2m2，通道墻厚度均為0.3m，已知

8、墻體的導(dǎo)熱系數(shù)?=0.56W(mK)，內(nèi)、外墻表面溫度均勻，分別為0℃和30℃，試求每米長(zhǎng)冷空氣通道的冷量損失。219直徑為30mm、長(zhǎng)為100mm的鋼桿，導(dǎo)熱系數(shù)λ=49W(mK)，將其置于恒溫的流體中，流體溫度tf=20℃，桿的一端保持恒定的200℃（流體與此端面不接觸），流體對(duì)桿的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20W(m2K)，試計(jì)算離端頭50mm處的溫度。220過熱蒸汽在外徑為127mm的鋼管內(nèi)流過，測(cè)蒸汽溫度套管的布置如圖234所示。已知套管

9、外徑d=15mm，厚度δ=0.9mm，導(dǎo)熱系數(shù)λ=49.1W(mK)。蒸汽與套管間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=105W(m2K)。為使測(cè)溫誤差小于蒸汽與鋼管壁溫度差的0.6%，試確定套管應(yīng)有的長(zhǎng)度。221用一柱體模擬燃汽輪機(jī)葉片的散熱過程。柱長(zhǎng)9cm、周界為7.6cm、截面為1.95cm2，柱體的一端被冷卻到305℃（見圖235）。815℃的高溫燃?xì)獯颠^該柱體，假設(shè)表面上各處的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是均勻?yàn)?8W(m2K)，柱體導(dǎo)熱系數(shù)λ=55W(mK)，

10、肋端絕熱。試求：（1）計(jì)算該柱體中間截面上的平均溫度及柱體中的最高溫度；（2）冷卻介質(zhì)所帶走的熱量。222兩塊厚5mm的鋁板，粗糙度都是2.54m，用螺栓連接，接觸壓力為2MPa，通過兩塊鋁板的總溫差為80℃。已知鋁的導(dǎo)熱系數(shù)為180W(mK)，試計(jì)算接觸面上的溫度差。第3章非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)非穩(wěn)態(tài)熱傳導(dǎo)習(xí)題習(xí)題31一熱電偶的熱結(jié)點(diǎn)直徑為0.15mm，材料的比熱容為420J(kgK)，密度為8400kgm3，熱電偶與流體之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別

11、為58W(m2K)和126W(m2K)，計(jì)算熱電偶在這兩種情形的時(shí)間常數(shù)。32熱電偶的熱結(jié)點(diǎn)近似認(rèn)為是直徑為0.5mm的球形，熱電偶材料的?=8930kgm3，c=400J(kgK)。熱電偶的初始溫度為25℃，突然將其放入120℃的氣流中，熱電偶表面與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=95W(m2K)，試求熱電偶的過余溫度達(dá)到初始過余溫度的1%時(shí)所需的時(shí)間為多少？這時(shí)熱電偶的指示溫度為多少？33將初始溫度為80℃，直徑為20mm的紫銅棒，突然橫置

12、于氣溫為20℃，流速為12ms的風(fēng)道中，5min后紫銅棒表面溫度降為34℃。已知紫銅的密度?=8954kgm3，c=383.1JkgK，?=386W(mK)，試求紫銅棒與氣體之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。34有兩塊同樣材料的平壁A和B，已知A的厚度為B的兩倍，兩平壁從同一高溫爐中取出置于冷流體中淬火，流體與平壁表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)近似認(rèn)為是無限大。已知B平壁中心點(diǎn)的過余溫度下降到初始過余溫度的一半需要12min，問平壁A達(dá)到同樣的溫度需要多少時(shí)間？

13、35內(nèi)熱阻相對(duì)于外熱阻很?。˙i0.1）的物體被溫度為tf的常溫介質(zhì)所冷卻。物體的初始溫度為ti，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)不知道，只知道?1時(shí)刻物體的溫度為t1。試求該物體溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系。36一厚度為0.2m的鋼板受到常熱流密度q=10kWm2的熱流加熱，如鋼板初始溫度為20℃，已知鋼材導(dǎo)熱系數(shù)?=48.5W(mK)，a=12.7106m2s，試問4min后鋼板表面溫度為多少？距表面0.1m處溫度為多少？圖234習(xí)題220附圖圖235習(xí)題22