传热学习题答案..doc

第一章?导热理论基础? 1.?按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。?答：铜铝黄铜碳钢；? 隔热保温材料导热系数最大值为0.12W/（m?K）? 膨胀珍珠岩散料：25℃??60-300Kg/m3???0.021-0.062?W/（m?K）?矿渣棉：????30℃??207?Kg/m3??????0.058?W/（m?K）? 软泡沫塑料：??30℃??41-162?Kg/m3???0.043-0.056?W/（m?K）?2.?推导导热微分方程式的已知前提条件是什么？?答：导热物体为各向同性材料。?3．(1)? mkx t/2000????,??q=-2×105(w/m2 ).????(2)? mkx t/2000????,??q=2×105(w/m2 ).?4.?(1),00??xq?3109????xqw/m2????(2)?5108.1???q?w/m3? 5.?已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导圆柱坐标系的导热微分方程式。? 答：2222211[()]ttttarrrrrz ????????????????6.?已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导球坐标系的导热微分方程式。? 答：2222222111[()(sin)]sinsintttt arrrrrr??????? ????????????????7.?一半径为Ｒ的实心球，初始温度均匀并等于t0，突然将其放入一温度恒定并等于tf的液体槽内冷却。已知球的热物性参数是λ、ρ和c，球壁表面的表面传热系数为h，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。? 答： 220 1[()],0,00,0,0,,() frRrR ttrrRcrrrrRtttrRhttr ?8.?从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热将热量散发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为ε，导热系数为λ，棒的长度为l，横截面面积为f，截面周长为Ｕ，棒根部温度为Ｔ0。外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。? 答：0)273(422??? ??fU tbxt??????x=0?,?t+273=T0? 41)273(,???????tx t xbx??? 第二章??稳态导热? 1.?为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线而是一条折线？? 答：因为不同材料的平壁导热系数不同。? 2.?导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都给定第二类边界条件，问能否惟一地确定平壁中的温度分布？为什么？? 答：不能。因为在导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热中t x??为 常数，q为定值，由tqx? ????求解得 q txc? ???常数c无法确定，所以不能惟一地确定平壁中的温度分布。? 3.?导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，试问（1）若平壁两侧给定第一类边界条件tw1和tw2，为什么这一导热过程的温度分布与平壁的材料无关？为什么？（2）相同的平壁厚度，不同的平壁材料，仍给定第一类边界条件，热流密度是否相同。? 答：（1）因为在该导热过程中12wwttdt cdx?????? （2）不相同。因为t qx?????，tx ??为定值，而λ不同，则q随之而变。? 4.?如果圆筒壁外表面温度较内表面温度高，这时壁内温度分布曲线 的情形如何？? 答：圆筒壁内的温度分布曲线为1 112122 1 ln ()()lnwwwwwddttttttdd????? ? 5.?参看图2-19，已知球壁导热系数λ为常数，内外表面分别保持tw1和tw2，度推导空心球壁导热量计算公式和球壁的导热热阻。? 答：球体的222)(2)020ttttrrrrrrrrr ttrrr ???????????????????? ? ??????? 当r=r1时，t=tw1? ?????????????????当r=r2时，t=tw2? 对上式进行求解得 212 111dtdrcr tccr ????? ? ? 12 11 2 2 12 1 1wwtccrtccr????????? 22 1112 12 211 111wwwwwrrcttttctrr?? ???? ?? ? 所以球体的温度分布为22 1212 1111wwwwwttttttrrrrrr?????? ???球体的导热量计算公式为 Q=Aq=4? ? r2q,且 32.地球T?196K?33.(1)T=393.5K????(2)?T=263.2K?(3)?T=588.5K? ? 第十章?传热和换热器? 1．计算肋壁的传热系数的公式和平壁的有何不同？式（10-3