目录 前言 第一章绪论 热传递方式辨析 对流 12 辍射 热阻分析 w-wee.-------.4 传热过程及综合分析 单位换算 平导印 第二章导热基本定律及稳态导热 乎板 郾筒体 球壳 变面、交导热系效问题---111--1 维有内热源的导热 --2 肪片及扩限表面 多维导热 热阻分析 生学 综合分析 第三章非稳态导热 基本概念及定性分圻 -45 集总参数法分析-- 维非稳态导热 a)无限大平板 --52 b)无限长圆柱- (c)球 多维非稳态导热…---- 半无限大物体 综合分析 73 第四章导热问题的数值解法 一般性数值计算 离散方程建立 维稳态导热计算 维非稳态导热计算 多维稳态导热问题 综合分析 第五章对流换热
基本概念与定性分析 边界层概念及分析 -104 相似原理、量纲分祈及比拟理论-- 11l 管褙内强制对流换热 --116 外掠平板对流换热 外掠单管与管束 击击击击告 大空间自然对流 有空间自然对流 综合分析 第六版屣结与沸搁换热 湛本概念与分析 155 凝结换热 1--156 鹇騰换热 163 综合分析 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 综合分析 第八章辐射换热的计算 角系数计算 黑体老面的换热 --209 尖际物体表面间的辐射换热 →--213 气体辐射 综合分析 第九章传热过程分析与换热器热计算 总传热系数计算 平均压计算 换热器没讨计算 换酞器校核计算 == 热阻的分析与分岛 传热的强化与削弱 传热学问题综合分析 第十章几个专妪 太阳辐射及环境福射303 热管及其应用 射流沖换热 传质 -1313 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 体 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:热面在下时可能引起夹层中流体的自然对流,应采用布 置(a 搜体 1-2、已知:一个内部发热的圆球悬挂于室内,如附图所示三 种情况 (b) 求:分析1)圆球表面热量散失的方式:2)圆球表面与空气习盟【附热面位 之闷的热交换方式。 置不同对换热的影响 解:(1)通过对流换热及与周围其他物体间的辐射换热:(2) (a)自然对流,(b自然对流+强制对流(c强制对流 飞体 外光 习题12附热球的三种冷却方式 习题1-3附图宙飞船外形图 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面温 度与遮光罩的表面温度不同。 求:试分析,飞船在太空飞行时与遮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? :遮光罩与太空间的辐射换热及与船体表面之间的辐射换热。 14、已知:热电偶常用来测量气流温度。如附图所示,用热电偶 电 点 来测量管道中高温气流的温度T,管壁温度T<r 求:试分析热电偶结点的换热方式。 习题1附图 解:与气流之间有对流换热,与壁面之间有辐射换热 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0.05)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乎都不会发生: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 气二 t-6、已知:一砖墙的表面积为12m2厚为260mm,平均导热系数为 习题5图 1
传热学(第三版》习题题解 1.5W/(mK).设面向室内表面温度为25C,而外表面温度为-5℃ 求:此砖墙向外界散失的热量 解:中=-0.26=2.077×103W 1.5×12×30 1-7、已知:一炉子的炉墙厚13cm,总面积为20m2,平均导热系数为1.04W/(mK),内 外壁温分别为520℃及50℃ 求:通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热值为209×10kkg,问每天因热量损 失要用掉多少千克煤? 解:=10420×20-52=75.2 每天耗煤G= 75.2×10×243600 =3.11×102kg 2.09×103×10 1-8、已知: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15Wm2。外表面温度为40C,内表面温度为30 求:此木门在厚度方向上的导热系数。 解:q=a,=915×0.04 =0.06w/(m) △40-30 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=69℃,空气温度=20℃,管子外径d=14mm,加热段长80mm,输入加 热段的功率为8.5W。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? 8.5 解:h=A3.14×0.014×0.08×49 49.3W/(m2.K) 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1.013×10Pa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℃ 求:此时沸腾换热的表面传热系数。 a3.1(-0.xm 解:h== 50 如取=3.1416,则h=4421W/(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
