傳熱學習題--5

1、1第1章緒論緒論習題習題11一大平板，高3m、寬2m、厚0.02m，導熱系數(shù)為45W(mK)，兩側表面溫度分別為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和寬分別為11m和8m，厚為0.2m。在冬季，上下表面的標稱溫度分別為17℃和10℃。如果混凝土的熱導率為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的燃氣爐對地下室供暖，且天然氣的價格為Cg=$0.01

2、MJ，每天由熱損失造成的費用是多少？13空氣在一根內徑50mm，長2.5m的管子內流動并被加熱，已知空氣平均溫度為80℃，管內對流傳熱的表面?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受迫流動的空氣流過室內加熱設備的一個對流換熱器，產生的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=1135.59W(m2K)，換熱器表面溫度可認為是常數(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1.5m，直徑為2mm，表面發(fā)射率為0.95。試計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40～50℃。設為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、外

4、表面溫度均勻，內表面溫度為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，熱導率為λ=0.5W(mK)。冬季室內空氣溫度為t1=20℃，和墻內壁面之間對流傳熱的表面?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、

5、外壁面溫度。19一雙層玻璃窗，寬1.1m、高1.2m、厚3mm，導熱系數(shù)為1.05W(mK)；中間空氣層厚5mm，設空氣隙僅起導熱作用，導熱系數(shù)為2.60102W(mK)。室內空氣溫度為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、外空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同。第2章導熱基本定律及穩(wěn)態(tài)熱傳導導熱基本定律及穩(wěn)態(tài)熱傳導習題

6、習題21一直徑為do，單位體積內熱源的生成熱Φ的實心長圓柱體，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)溫度場的微分方程式及定解條件。22金屬實心長棒通電加熱，單位長度的熱功率等于Φl（單位是Wm），材料的導熱系數(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。試給出此導熱問題的數(shù)學描述。3216測定儲氣罐空氣溫度的水銀溫度計測溫套管用鋼制成，厚度?=15mm，

7、長度l=20mm，鋼的導熱系數(shù)?=48.5W(mK)，溫度計示出套管端部的溫度為84℃，套管的另一端與儲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)，試求由于套管導熱所引起的測溫誤差。217同上題，若改用不銹鋼套管，厚度?=0.8mm，長度l=160mm，套管與儲氣罐連接處予以保溫使其溫度為60℃，試求測溫誤差為多少？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、墻體的導熱系數(shù)?=0.56W(mK)，內、外墻表面溫度均勻，分別為0℃和30℃，試求每米長冷空氣通道的冷量損失。219直徑為30mm、長為100mm的鋼桿，導熱系數(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），流體對桿的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20W(m2K)，試計算離端頭50mm處的溫度。220過熱蒸汽在外徑為127mm的鋼管內流過，測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)。為使測溫誤差小于蒸汽與鋼管壁溫度差的0.6%，試確定套管應有的長度。221用一柱體模擬燃汽輪機葉片的散熱過程。柱長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℃的高溫燃氣吹過該柱體，假設表面上各處的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是均勻為28W(m2K)，柱體導熱系數(shù)λ=55W(mK)，

10、肋端絕熱。試求：（1）計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℃。已知鋁的導熱系數(shù)為180W(mK)，試計算接觸面上的溫度差。第3章非穩(wěn)態(tài)熱傳導非穩(wěn)態(tài)熱傳導習題習題31一熱電偶的熱結點直徑為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)，計算熱電偶在這兩種情形的時間常數(shù)。32熱電偶的熱結點近似認為是直徑為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到初始過余溫度的1%時所需的時間為多少？這時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)近似認為是無限大。已知B平壁中心點的過余溫度下降到初始過余溫度的一半需要12min，問平壁A達到同樣的溫度需要多少時間？

13、35內熱阻相對于外熱阻很小（Bi0.1）的物體被溫度為tf的常溫介質所冷卻。物體的初始溫度為ti，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)不知道，只知道?1時刻物體的溫度為t1。試求該物體溫度隨時間的變化關系。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習題220附圖圖235習題22