(传热学试题库含参考答案2新版.docVIP

1、外径为200mm采暖热水输送保温管道，水平架空铺设于空气温度为-5℃的室外，周围墙壁表面平均温度近似为0℃，管道采用岩棉保温瓦保温，其导热系数为λ（W/m℃）＝0.027+0.00017t（℃）。管内热水平均温度为100℃，由接触式温度计测得保温层外表面平均温度为45℃，表面发射率为0.9，若忽略管壁的导热热阻，试确定管道散热损失、保温层外表面复合换热系数及保温层的厚度。 解：管道散热损失包括自然对流散热损失和辐射散热损失两部分。 确定自然对流散热损失： 定性温度℃ 则 确定辐射散热损失： 属空腔（A2）与内包壁（A1）之间的辐射换热问题，且。 单位管长管道散热损失 确定保温层外表面复合换热系数： 确定保温层的厚度： 由傅立叶定律积分方法获得。 ，分离变量得：，即： 得管道外径 保温层的厚度为 2、一所平顶屋，屋面材料厚δ＝0.2m，导热系数λw=0.6W/(m·K)，屋面两侧的材料发射率ε均为0.9。冬初，室内温度维持tf1＝18℃，室内四周墙壁亦为18℃，且它的面积远大于顶棚面积。天空有效辐射温度为-60℃。室内顶棚表面对流表面传热系数h1＝0.529W/(m2·K)，屋顶对流表面传热系数h2=21.1W/(m2·K)，问当室外气温降到多少度时，屋面即开始结霜(tw2＝0℃)，此时室内顶棚温度为多少?此题是否可算出复合换热表面传热系数及其传热系数? 解：⑴求室内顶棚温度tw1 稳态时由热平衡，应有如下关系式成立： 室内复合换热量Φ’=导热量Φ=室内复合换热量Φ” ； 因Φ’=Φ，且结霜时℃，可得： ，即 解得：℃。 ⑵求室外气温tf2 因Φ”=Φ，可得： ，即： ℃ ⑶注意到传热方向，可以求出复合换热系数hf1、hf2 依据，得 依据，得 ⑷求传热系数K 3、一蒸汽冷凝器，内侧为ts=110℃的干饱和蒸汽，汽化潜热r=2230，外侧为冷却水，进出口水温分别为30℃和80℃，已知内外侧换热系数分别为104，及3000，该冷凝器面积A=2m2，现为了强化传热在外侧加肋，肋壁面积为原面积的4倍，肋壁总效率η=0.9，若忽略冷凝器本身导热热阻，求单位时间冷凝蒸汽量。 解：对数平均温差：℃，℃ ℃ 传热系数 单位时间冷凝蒸汽量： 7、设计一台给水加热器，将水从15℃加热到80℃，水在管内受迫流动，质量流量为2kg/s，比热为4.1868kJ/kg℃。管内径为0.0116m，外径0.019m，用110℃的饱和蒸汽加热，在加热器为饱和液体。已知管内外的对流传热系数分别为4306 W/ m2℃和7153W/ m2℃；汽化潜热r = 2229.9kJ/kg；且忽略管壁的导热热阻，试利用ε-NTU法确定所需传热面积。该换热器运行一段时间后，在冷热流体流量及进口温度不变的条件下，只能将水加热到60℃，试采用对数平均温差法确定运行中产生的污垢热阻。提示：一侧流体有相变时，ε=1-e-NTU。 解：利用ε-NTU法确定所需传热面积。 换热器效能为： 传热单元数为： 传热系数为： 需说明因为管内径为0.0116m，外径0.019m，即管壁较薄，可视为平壁的传热过程。 由，得： 换热器面积为： 采用对数平均温差法确定运行中产生的污垢热阻。 对数平均温差：℃，℃ ℃ 运行中产生的污垢热阻为： 二、定量计算 包括建立辐射换热的能量守恒关系式，兰贝特定律的应用，利用物体的光辐（即单色）射特性计算辐射换热，等等。 1、白天，投射到—大的水平屋顶上的太阳照度Gx＝1100W/m2，室外空气温反t1＝27℃，有风吹过时空气与屋顶的表面传热系数为h＝25W/(m2·K)，屋顶下表面绝热，上表面发射率＝0.2，且对太阳辐射的吸收比＝0.6。求稳定状态下屋顶的温度。设太空温度为绝对零度。 解：如图所示， 稳态时屋顶的热平衡： 对流散热量 辐射散热量 太阳辐射热量 代入(1)中得 采用试凑法，解得℃ 已知太阳可视为温度Ts＝5800 K的黑体。某选择性表面的光谱吸收比随波长A变化的特性如图所示。当太阳的投入辐射Gs＝800 W/m2时，试计算该表面对太阳辐射的总吸收比及单位面积上所吸收的太阳能量。 解：先计算总吸收比。 单位面积上所吸收的太阳能： 第三题 3、有一漫射表面温度T=1500K，已知其单色发射率随波长的变化如图所示，试计算表面的全波长总发射率和辐射力。 解：，即： 查教材P208表8-1得， 所以 2、黑体表面与重辐射面相比，均有J=Eb。这是否意味着黑体表面与重辐射面具有相同的性质？ 答：虽然黑体表面与重辐射面均具有J=Eb的特点，但二者具有不同的性质。黑体表面的温度不依赖于其他参与辐射的表面，相当于源