傳熱學第四版習題答案高教出版社

1、第一章第一章能量平衡分析能量平衡分析11夏天的早晨，一個大學生離開宿舍時的溫度為20℃。他希望晚上回到房間時的溫度能夠低一些，于是早上離開時緊閉門窗，并打開了一個功率為15W的電風扇，該房間的長、寬、高分別為5m、3m、2.5m。如果該大學生10h以后回來，試估算房間的平均溫度是多少？解：因關閉門窗戶后，相當于隔絕了房間內外的熱交換，但是電風扇要在房間內做工產(chǎn)生熱量：為J54000036001015＝??全部被房間的空氣吸收而升溫，空氣

2、在20℃時的比熱為：1.005KJKg.K密度為1.205Kgm3所以89.11005.1205.15.235105400003?????????t當他回來時房間的溫度近似為32℃。12理發(fā)吹風器的結構示意圖如附圖所示，風道的流通面積2260cmA?，進入吹風器的空氣壓力kPap100?，溫度251?t℃。要求吹風器出口的空氣溫度472?t℃，試確定流過吹風器的空氣的質量流量以及吹風器出口的空氣平均速度。電加熱器的功率為1500W。解：

3、13淋浴器的噴頭正常工作時的供水量一般為每分鐘31000cm。冷水通過電熱器從15℃被加熱到43℃。試問電熱器的加熱功率是多少？為了節(jié)省能源，有人提出可以將用過后的熱水（溫度為38℃）送入一個換熱器去加熱進入淋浴器的冷水。如果該換熱器能將冷水加熱到27℃，試計算采用余熱回收換熱器后洗澡15min可以節(jié)省多少能源？解：14對于附圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、熱表面間熱量交換的方式有何不同？如果要通過實驗來測定夾層中流體的導熱系數(shù)，應采用

4、哪一種布置？解：（a）中熱量交換的方式主要為熱傳導。（b）熱量交換的方式主要有熱傳導和自然對流。所以如果要通過實驗來測定夾層中流體的導熱系數(shù)，應采用（a）布置。15一個內部發(fā)熱的圓球懸掛于室內，對于附圖所示的三種情況，試分析：（1）圓球表面散熱的方式；（2）圓球表面與空氣之間的換熱方式。解：（2）圓球為表面?zhèn)鳠岱绞缴?。?）換熱方式：（a）自然對流換熱；（b）自然對流與強制對流換熱相當?shù)倪^渡流傳熱；（c）強制對流換熱；16一宇宙飛船的

5、外形示于附圖中，其中外遮光罩是凸出于飛船體之外的一個光學窗口，其表面的溫度狀態(tài)直接影響到飛船的光學遙感器。船體表面各部分的表面溫度與遮光罩的表面溫度不同。試分析，飛船在太空中飛行時與遮光罩表面發(fā)生熱交換的對象可能有哪些？換熱的方式是什么？解：一遮光罩與外界發(fā)生輻射換熱及遮光罩外表與船體外表進行輻射。傳熱方式為（輻射）17熱電偶常用來測量氣流溫度。如附圖所示，用熱電偶來測量管道中高溫氣流的溫度Tf壁管溫度fwTT?。試分析熱電偶結點的換熱

6、方式。解：具有管道內流體對節(jié)點的對流換熱，沿偶絲到節(jié)點的導熱和管道內壁到節(jié)點的熱輻射。18熱水瓶膽剖面的示意圖如附圖所示。瓶膽的兩層玻璃之間抽成真空，內膽外壁及外膽內壁涂了反射率很低的銀。試分析熱水瓶具有保溫作用的原因。如果不小心破壞了瓶膽上抽氣口處的密閉性，這會影響保溫效果嗎？解：保溫作用的原因：內膽外壁外膽內壁涂了反射率很低的銀，則通過內外膽向外輻射的熱量很少，抽真空是為了減少內外膽之間的氣體介質，以減少其對流換熱的作用。如果密閉性

7、破壞，空氣進入兩層夾縫中形成了內外膽之間的對流傳熱，從而保溫瓶的保溫效果降低。導熱導熱19一磚墻的表面積為122m，厚為260mm，平均導熱系數(shù)為1.5W（m.K）。設面向室內的表面溫度為25℃，117有兩塊無限靠近的黑體平行平板，溫度分別為21TT。試按黑體的性質及斯藩玻爾茲曼定律導出單位面積上輻射換熱量的計算式。（提示：無限靠近意味著每一塊板發(fā)出的輻射能全部落到另一塊板上。）解：由題意411Tqf??422Tqf??兩板的換熱量為)

8、(4241TTq???118宇宙空間可近似地看成為0K的真空空間。一航天器在太空中飛行，其外表面平均溫度為250℃，表面發(fā)射率為0.7，試計算航天器單位表面上的換熱量。解：4Tq???=0.7155250).(1067.54428?????KmWW2m119在114題目中，如果把芯片及底板置于一個封閉的機殼內，機殼的平均溫度為20℃，芯片的表面黑度為0.9，其余條件不變，試確定芯片的最大允許功率。解：??00014.0])27320()

9、27385[(1067.59.04484241??????????＝輻射TTA??P輻射對流＋??＝1.657W120半徑為0.5m的球狀航天器在太空中飛行，其表面發(fā)射率為0.8。航天器內電子元件的散熱總共為175W。假設航天器沒有從宇宙空間接受任何輻射能量，試估算其表面的平均溫度。解：電子原件的發(fā)熱量＝航天器的輻射散熱量即：4TQ???4AQT????=187K熱阻分析熱阻分析121有一臺氣體冷卻器，氣側表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1h＝95W(m2

10、.K)，壁面厚?＝2.5mm，).(5.46KmW??水側表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)58002?hW(m2.K)。設傳熱壁可以看成平壁，試計算各個環(huán)節(jié)單位面積的熱阻及從氣到水的總傳熱系數(shù)。你能否指出，為了強化這一傳熱過程，應首先從哪一環(huán)節(jié)著手？解：010526.0111??hR10376.55.460025.052???????R10724.1580011423?????hR則?????21111hhK＝94.7).(2KmW，應強化氣體側表面?zhèn)鳠帷?/p>

11、122在上題中，如果氣側結了一層厚為2mm的灰，).(116.0KmW??水側結了一層厚為1mm的水垢).(15.1KmW??。其他條件不變。試問此時的總傳熱系數(shù)為多少？解：由題意得5800115.1001.05.460025.0116.0002.0951111123322111??????????hhK??????＝34.6).(2KmW123在鍋爐爐膛的水冷壁管子中有沸騰水流過，以吸收管外的火焰及煙氣輻射給管壁的熱量。試針對下列三種