日录 前言 第一章绪论 热传递方式辨析 导热 对流 辐射 热阻分析 传热过程及综会分析 单位换算 第二章导热基本定律及稳态导热 平板 9 圆筒体 ---11 球亮 -15 变截面、变导热系数问题 -19 一维有内热源的导热 -23 肪片及扩展表面 -29 多维导热 -34 热阻分析 -56 综合分析 -.-38 第三章非稳态导热 基本概念及定性分析 45 集总参数法分析 47 一维非稳态导热 (a)无限大平板 52 (b)无限长圆柱 --58 (c)球 -62 多维非稳态导热 67 半无限大物体 -71 综合分析 -73 第四章导热问题的数值解法 一般性数值计算 83 离散方程建立 85 一维稳态导热计算 88 一维非稳态导热计算 90 多维稳态导热问题 97 综合分析 99 第五章对流换热
欢位传热学 基本概念与定性分析 ----103 边界层概念及分析 ---104 相似原理、量纲分祈及比拟理论 -111 管内强制对流换热 --116 外掠平板对流热 --125 外掠单管与管束 ----129 大空间白然对流 --134 有限空间自然对流 +-141 综合分析 -145 第六章凝结与沸换热 基本概念与分析 -155 凝结换热 …--156 鸿腾换热 --]63 综合分析 -4-172 第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性 黑体辐射基本定律 …-187 实际物体的辐射特性 --…-193 综合分析 …-197 第八章辐射换热的计算 角系数计算 201 黑体表面的换热 -209 实际物体表面间的锤射换热 -213 气体辐射 .---232 综合分析 235 第九章传热过程分析与换热器热计算 总传热系数计算 .247 平均湿压计算 -251 换热器没计计算 --253 换热器校核计算 --259 热阻的分析与分离 ---263 传热的强化与削弱 267 传热学问题综合分析 ----277 第十章几个专题 太阳辐射及环境辐射 --…-303 热管及其应用 ---307 射流冲击换热 --311 传质 -313 传热学的综合应用 324
第一章绪论 热传递方式辨析 1-1、已知:如附图所示的两种水平夹层。 求: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:热面在下时能引起夹层中流体的自然对流,应采用布 置(a冫。 1-2、已知:一个内部发热的圆球悬挂于宝内,如附图所示三 种情况 求:分析1)圆球表面热量散失的方式:2)圆球表面与空气 之闷的热交换方式 习甌【1附田热面垃 不对换热的影啊 解:(1}通过对流换热及与周围其他物你间的辐射换热:(z) a)自然对流,(b〉自然对流+强制对流(c)〉强制对流 M!( 体 外意光卫 习题12附图热圆球的三种冷却方式 习题2附图了宙飞铅外形图 1-3、已知:一宇宙飞船的外形示于附图中,其中外遮光罩是凸出于飞船船体之外的 个光学窗口,其表面的温度状态直影响到飞沿的光学遥感器。船体表面各部分的表面温 度与遮罩的表面温度不同。 攻:试分析,飞船在太空飞行时与邂光罩表面发生热交换的对象可能有哪些?换热的 方式是什么? 解:遮光罩与太空间的辖射换热及与船体表面之间的辐射换热。 1-4、己知:热电偶常用来测量气流温度。如附图所示,用热电偶 米测量管道中高温气流的温度T,爸璧温度T<T 求:试分析热电偶结点的换热方式 解:与气流之间有对流换热,与壁面之间有辐射换热。 习题!吨附图 1-5、已知:热水瓶瓶胆剖面的示意图如附图所示。瓶胆的两层玻璃之 间抽成真空,内胆外壁及外胆内壁涂了发射率很低的(约005)的银。 求:试分析热水瓶具有保温作用的原因,如果不小心破坏了瓶胆上抽气 口处的密封性,这会影响保温效果吗 解:抽真空使对流与导热几平都不会发生:很低的发射率大大削弱了内 外壁面间的辐射换热。抽气口密封性破坏使气体进入夹层,保温性能下降 导热 t6、三知:一砖墙的表面积为12m2:厚为260mm,平均导热系数为 习毯:-5射图
传热学(第三版》习题题解 5W/m·K)。设面向室内表面温度为25°C,而外表面温度为5°。 求:此砖墙向外界散失的热量。 5×12×30 解;Φ=AA--nm0.26=2077×103W。 1-7、已知:一炉子的炉造厚13cm,总面积为20m2,平均导热系数为1.04WmK),内 外壁混分别为520°C及50°C。 求:通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热值为2.09×104kJkg,问每天因热量损 失要用掉多少千克煤? AA△!1.04×20×(520-50) =752kW。 0.13 (每天〕耗煤G 752x103×24×3600 2.09×103×10 =311×102kg 己知:夏天,阳光照耀在一厚为40mm的用层压板制成的木门外表面上,用热流 计测得木门内表面的热流密度为l5Wm2,外表面温度为40°,内表面温度为30°C。 求:此木门在厚度方向上的导热系数 ×0.04 9 A △40-2=0.06W/(m,K 对流 1-9、已知: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=69C,空气温度1=20°C,管子外径d=14mm,加热段长80mm,输入加 热段的功率为8W。全部热量通过对流换热传给空气。 求:此时的对流换热表面传热系数为多大? 解:h 8.5 1△:5.14x0.014×0.08×49 493w/{m2K) 1·10、已知:对置于水中的不锈钢管采用电加热的方法进行压力为1013×10Pa的饱 和水沸腾换热实验。测得加热功率为50W不锈钢管外径为4mm,加热段长10cm,表面平 均温度为109°C 求:此时沸腾换热的表面传热系数。 314×0.1×004(109-100) =442×10w/(m2K 如取x=31416,则h=42W(m2K)
猪论 1-1l、已知:一长、宽各为10mm等温集成电路芯片安装在一块底板上,温度为20°C 的空气在风丽作用下冷却芯片。芯片最高允许温度为85°C,芯 片与冷却气流间的平均表面传热系数为175w(m2K),芯片项 面高出底板的高度为Imm 求:在不考虑辐射时芯片的最大允许功率是名少? 解:中=△=175×[01×0.01+4×001×00]×65 =175×(000000×65=17×00004×65=159W 1-12、已知:爸内空气对流换热,qm=3500Wm2,t;=45°C =80°C.外径d,=36mm,墮厚8=2mum,热量沿径向传递,外表 面绝热民好。 解:qn=qx=3500× 39375Wmn 习题1-12附图 =h,=2=323515m) 辐射 -i3、已知:由两块无限靠近的黑沐平行板,温度分别为T和T:。 求:按体的性质及斯忒藩-玻尔兹曼定律导出单位面积上射换热量的计算式(提 示:无限靠近意味簪每一决板发出的辐射能全部落到另一块板上 1-14、已知:字宙空间T≡0K,航天器的T=250K,=0.7 求 ≈b 解:q=co7-0=07×5.67×102×250=0.7×567×25·=15m 15、已知:在第1-11题中,如果把芯片和底板置于一个封闭的机壳内,机壳温度为 20°C,芯片G=09,其余条件不变 求:最大的Φ=? 解:d=MA+Ao(T-7)=1.59+0.0014×09×567×(3.58*-2.93) =1.59+000014x09×5.67×(164.26-73.70)=1.59+0065=165W 16、已知:太空中飞行的球状航天器r=0.5m,g=0.8,散热φ=175W,航天器未
传热学(第三版)习题题解 接受任何宇宙辐射能。 解:175=4丌2eom=4x0.52×34x0.8×567×]07 r=+x025×31457081=10KX 热阻分析 1-17、已知:一气体冷却器传热壁可看作平壁,d=2.5mm,=465WmK),气 侧=95W/(m2-K),水侧h2=5800/m2K) 求:各环节的单位面积热阻及从气到水的总传热系数k。且指出为了强化这一传热过 程,应首先从哪一环节入手? 解:R 1053×10(m2K/W 冉95 R 5376×10-3m =1724×10(m2K)/W 九,5800 R+k2+R1053+5376+1724 w/( R是主要热阳,要强化这一传热过程首先应从强化气侧换热着手。 18、已知:上题中,若气侧结灰2m,=0116W/(mK):水侧结垢1m λ=1lW/(mK)。其它条件不变 求:k 解:灰的热阻R=016-124210myw 水垢的热阻=15-=8695×10(m2K) ∑R=003+5376+1725+8695+12×105=2866m2xk)w
46W ∑R288 1-19、已知:在锅炉炉腔的水冷壁管子中有沸腾水流过,以吸收管外的火焰及烟气辐 射给管壁的热量。 求:对下列三种情况,函出从烟气水的传热过陧的温度分布曲线。 (1)管子内、外均干净 2)管内结水垢,但沸騰水温与烟气度保持不变; (3)管内结水垢,警外结灰垢,沸水温及锅炉的产气率不变 解: 火增 水丑变 1-20、已知:稳态传热,tn=460°C,/2=300°C,6=5mm,b=0.5mm (mK),2=16W/(m 00w R.5×100.5×0 103×10+4105+1723135=25kW/m2 习愿i}跗阳 1-21、已知:一个稳态的传热过程 求:概括出通过热阻以估计壁面温度工况的简明法则。 解:降落在某一环节上的温降亡比于该环节的热阻,等于该环节热阻在总热狙中所占 北例飛总温降。因而热阻越小,壁面温度越妄近同侧的流体温度 传热过程及综合分析 1-22、已知:氨蒸发器中,氨液的蒸发温度n=0°C,冷却水1=9.7°C,2=5"C =69000W 求:k=? 9.7-5 735°C;k 7823W 1-23、已知:冬天室内n,室外t 求:下列三种情况下从室内空气到室外大气温度分布的示意性曲线 1〉室外平静无风
传热学(第三版)习题题解 (2)室外冷空气以一定流速吹过砖墙表面 (3)除了室外刮风以外,还要考虑砖墙与四周环境间的辐射换热 解;室外表面传热系数越大,砖墙表面温度越接近于室外温度,图略 24、已知:如教材图1-3所示传热过程 求:试分析下列情形下温度曲线的变化趋向: (1)6/λ→0;(2)h 解:(↓)平壁中的温度分布趋向于水平线 (2)热流体侧温度分布趋向于水平线 3)冷流体侧温度分布趋向于水平线。 1-25、已知;如上题/元=0 求:下列情形中分隔壁的温度:(1)h=h;(2)h;=2h2;(3)h:=0.5h 解:(1)4=、;(2)1==“n+:(3)1nm,+2 126、已知:如第24题图所示,1n=20°C,12=0°C,8=008m,t1=100°C, h=200w/(m2K),稳态。 求:壁面的A=? 解,A(On÷1n)=24,:=n6=200=30×08=6W/mK 1-27、已知:黑体表面I、2组成的空腔厚度远小于高度与宽 度,平板=0Im,=175W/(mK)。l=27°C,t2=127°C 求:稳态工况的=? 解:a(72-T“)=2- 127c cn(72 δ=17,561×(4-3)×0.1 =132?°C。 17.5 习碼【27附图 1.28、己知:玻璃窗尺寸为60cm×30cm,6=4mm,tn=20°C,2=-20°C, 内=10W/m2K),h=50Wm2K),=0.78W(mK) 求:Φ=? 解:sA0.6×03×[20-(-201=575W R4×10-11 0785010 129,已知钦木板墙3mx6m,6=20m,tm=2℃C,t2=10°C,h=6W(m2K)
第一章绪论 九=60W(m2K),2=004V(mK) 求:=?并讨论室外风力减弱对墙散热量的影响 解: A(in-io) 3x6x 45.7W "鸟260044 如果取九=30W(m2K)则=455W 因主要热阻在绝热层上,所以室外风力大小的影响不大 单位换算 1-30、已知:公式h=C(△a)“,式中C=1.l5kea(mt13.hK"3),d的单位为m, 温差△的单位为K,h的单位为kc/(m2bK) 求:试用我国法定计量单位写出此公式, 解:h=1.163×1,15×( 131、已知:沸腾公式h=C(p+C1p2)q0,C1=9.39×10"m3/N C:=0628W/m0N):其它各量的单位为pNm2,9~Wm3,h-W/(m3k) 求:將沘式改用工程单位制单位写出 解;利用下列换算关系:kg/cm3=9,80665×10N/m2=9,80665N/cm kel/(m2h:K)=1.63W/(m2),1kea/(m:b)=1.163W/m2 可得:h=0.8598×06289806658107)+939×10-“(980665×10p)(1.63 =053954.9923128981352×10+p2×11f0 =060154992018981352×102]q” =2990+1:9×0p] =30[p“+18×10p]° 其中0839是单位为W/(m2K)的数字,P的单位是kg/m,139表示单位为 kcay(m2-b)的q数值乘以t163即为用Wm2作单位的q值
第二章导热基本定律及稳态导热 平板 2-1、已知:平底锅烧开水,q=42400W/m2,水垢δ=3m,水垢上表面温度为 1=1I1C,A=1W(m·K) 求:水垢的下表面的温度2=? 解:12=+6=11 42400 2-2、已知:一冷藏室墙有三层构成,钢皮=0.794mm,A=45W(m·K):矿渣棉 δ=l52mm,4=0.07W(mK);石棉板δ=9.5mm,λ=0.W(m·K),A=372m ;:=-2C·4r2=30C,h=1W(m2K),h2=25w(m2K) 求:每小时的φ? 372×30-(-2 ∑R1+0704×102+013210095 =357.W L.5 0070.1 所以每小时带走的热量为φ=357.1×3600=12856kJ 2-3、已知:墙厚δ。=20mmn,元=1.W(mK):外表面保温层A=0.!2WmK), =1500W,t=750C.n=55C 求;保温层$=? 750-55 解:∑代育1502108·出此得8=030 2-4已知:如图,64=26n,元=0W(mK),列y=006W/(mK),f12=400C, 12=25C·h=50W(m2K),h2=9sW(m2K),L=50C 解:按热平衡关系,1n小=h2(42),得: 2065。=95x(50-25),由此得68=003965m, 习24附图 500.I0.06