传热学课后作业答案解析.doc

WORD完美资料编辑 专业整理分享 1-10 一炉子的炉墙厚13cm，总面积为20，平均导热系数为1.04w/m.k，内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 每天用煤 1-12 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tw=69℃，空气温度tf=20℃，管子外径 d=14mm，加热段长 80mm，输入加热段的功率8.5w，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式 所以 ＝49.33W/(m.k) 1-18 宇宙空间可近似地看成为0K的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250℃，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 解：=0.7W/ 1-30 设图1-4所示壁面两侧分别维持在20℃及0℃，且高温侧受到流体的加热，,过程是稳态的，试确定壁面材料的导热系数。 解： ＝64 1-32 一玻璃窗，尺寸为60，厚为4。冬天，室内及室外温度分别为20℃及-20℃，内表面的自然对流换热表面系数为W，外表面强制对流换热表面系数为50。玻璃的导热系数。试确定通过玻璃的热损失。 解： ＝57.5W 2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，且(见附图)。已知,,烘箱内空气温度℃，内壁面的总表面传热系数。为安全起见，希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度25℃，外表面总传热系数。 解：热损失为 又℃； 联立得 2-12 在某一产品的制造过程中，厚为1.0mm的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为0.2mm。薄膜表面上有一股冷却气流流过，其温度为20℃，对流换热表面传热系数为40。同时，有一股辐射能透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如附图所示。基板的另一面维持在温度℃。生成工艺要求薄膜与基板结合面的温度℃，试确定辐射热流密度q应为多大？薄膜的导热系数,基板的导热系数。投射到结合面上的辐射热流全部为结合面所吸收。薄膜对60℃的热辐射是不透明的。 解：根据公式得 2-16 一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22。导线外包有厚为1mm导热系数为0.15的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度为0℃。试确定在这种条件下导线中允许通过的最大电流。 解：根据题意有： 解得： 2-27 人的眼睛在完成生物功能过程中生成的热量要 通过角膜散到周围环境中，其散热条件与是否带有隐性眼镜片有关，如附图所示，设角膜及隐性镜片均呈球状，且两者间接触良好，无接触热阻。角膜及镜片所张的中心角占了三分之一的球体。试确定在下列条件下不戴镜片及戴镜片时通过角膜的散热量：=10mm，=12.5mm，=16.3mm，＝37℃℃， ＝12W/(m2.K)，＝6W/(m2.K)，＝0.35 W/(m.K)，＝0.8 W/(m.K)。 解：不戴镜片 所以 有效热量 戴镜片时 所以 即散热量为 2-35 一圆筒体的内外半径分别为及，相应的壁温为及，其导热系数与温度关系可表示为的形式，式中及t均为局部值。试导出计算单位长度上导热热流量的表达式及导热热阻的表达式。 2-39 试建立具有内热源，变截面，变导热系数的一维稳态导热问题的温度场微分方程式（参考附图）。 解：一维代入微分方程式为 2-55 用一柱体模拟汽轮机叶片的散热过程。柱长9cm，周界为7.6cm，截面积为1.95cm,柱体的一端被冷却到350℃（见附图）。815℃的高温燃气吹过该柱体，假设表面上各处的对流换热的表面传热系数是均匀的，并为28。柱体导热系数55，肋端绝热。试： 计算该柱体中间截面上的平均温度及柱体中的最高温度； 冷却介质所带走的热量。 解：（1） 又肋片中的温度分布 ℃ 所以中间温度x=H时 ℃ 因肋片截面温度沿高度方向逐步降低 所以当x=H时最大 ＝265.6℃ (2)热量由冷却介质带走 2-67 对于矩形区域内的常物性，无内热源的导热问题，试分析在下列四种边界条件的组合下，导热物体为铜或钢时，物体中的温度分布是否一样： 四边均为给定温度； 四边中有一个边绝热，其余三个边均为给定温度； 四边中有一个边为给定热流（不等于零），其余三个边中至少有一个边为给定温度； 四边中有一个边为第