傳熱學(xué)習(xí)題集

1、.鄭州大學(xué)傳熱學(xué)習(xí)題集蘇小江2014/6/1內(nèi)容：書中例題和課后習(xí)題緒論例0-1 某住宅磚墻壁厚為mm ，其導(dǎo)熱系數(shù)為W/(m2K)，墻壁內(nèi)、外兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為： ，冬季內(nèi)外兩側(cè)空氣的溫度分別為：，試計(jì)算墻壁的各項(xiàng)熱阻，傳熱系數(shù)以及熱流密度。例0-2 一冷庫外墻的內(nèi)壁面溫度為，庫內(nèi)冷凍物及空氣溫度均為。已知壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為，壁與物體間的系統(tǒng)輻射系數(shù)，試計(jì)算該壁表面每平方米的冷量損失？并對比對流換熱與熱輻射冷損失的大小？13、求房屋外墻的散熱熱流密度q以及它的內(nèi)外表面溫度tw1和tw2。已知：=360mm，室外溫度tf2= -10，室內(nèi)溫度tf1=18，墻的=0.61W/(m.K),內(nèi)

2、壁表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=87W/(m.K)，外壁h2=124W/(m.K)。已知該墻高2.8m，寬3m，求它的散熱量？15、空氣在一根內(nèi)徑50mm,長2.5m的管子內(nèi)流動并被加熱，已知空氣平均溫度為85，管壁對空氣的h=73W/m.，熱流通量=5110W/。，試確定管壁溫度及熱流量。16、已知兩平行平壁，壁溫分別為tw1=50，tw2 =20，輻射系數(shù)3.96，求每平方米的輻射換熱量W/。若tw1增加到200，輻射換熱量變化了多少?第一章 導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)例1-1厚度為 的無限大平壁，為常數(shù)，平壁內(nèi)具有均勻內(nèi)熱源qv(W/m)，平壁x=0的一側(cè)絕熱， x=的一側(cè)與溫度為的流體直接接觸進(jìn)行對流換熱，表面

3、傳熱系數(shù)h是已知的，試寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的完整數(shù)學(xué)描述。例1-2 一半徑為R長度為l的導(dǎo)線，其導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)。導(dǎo)線的電阻率為(.m/m)。導(dǎo)線通過電流I(A)而均勻發(fā)熱。已知空氣的溫度為tf，導(dǎo)線與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h，試寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的完整數(shù)學(xué)描述。2、已知Low-e膜玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.62W/(m.K)玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.65W/(m.K)空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.024W/(m.K)氬氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.016W/(m.K)試計(jì)算該膜雙中空玻璃導(dǎo)熱熱阻。6、一厚度為50mm的無限大平壁，其穩(wěn)態(tài)溫度分布為: 式中a=200，b=2000/m2。若平壁材料導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m.，試求

4、：(1)平壁兩側(cè)表面處的熱流通量；(2)平壁中是否有內(nèi)熱源?為什么?若有的話，它的強(qiáng)度應(yīng)是多大?第二章 穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱例2-1有一鍋爐爐墻由三層組成，內(nèi)層是厚 1 =230mm的耐火磚，導(dǎo)熱系數(shù) 1 =1.10W/(mK)；外 層是 3 =240mm的紅磚層，導(dǎo)熱系數(shù) 3 =0.58W/(mK)； 兩層中間填以 2 =50mm的水泥珍珠巖制品保溫層，導(dǎo) 熱系數(shù) 2 =0.072W/(mK)。已知爐墻內(nèi)、外兩表面溫 度t w1 =500、t w2 =50，試求通過爐墻的導(dǎo)熱熱流密 度及紅磚層的最高溫度。例2-2一由三層平壁組成的鍋爐爐墻，結(jié)構(gòu)與例2-1相同。但已知邊界條件改為第三類，即：爐墻內(nèi)側(cè)溫度t

5、f1=511，煙氣側(cè)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=31.1W/(m.K)；爐墻外廠房空氣溫度tf2=22，空氣側(cè)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=12.2W/(m.K)。試求通過該爐墻的熱損失和爐墻內(nèi)、外表面的溫度tw1和tw2。例2-3 一爐渣混凝土空心砌塊，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。爐渣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)l1=0.79W/(mK)，空心部分的導(dǎo)熱系數(shù)l2=0.29W/(mK)。試計(jì)算砌塊的導(dǎo)熱熱阻。 例2-4外徑為200mm的蒸汽管道，管壁厚8mm，管外包硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層，導(dǎo)熱系數(shù)1=0.022W/(m.K)，厚40mm。外殼為高密度聚乙烯管，導(dǎo)熱系數(shù)2=0.3W/(m.K)，厚5mm。給定第三類邊

6、界條件：管內(nèi)蒸汽溫度tf1=300，管內(nèi)蒸汽與管壁之間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=120W/(m.K)；周圍空氣溫度tf2=25，管外殼與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=10W/(m.K)。求單位管長的傳熱系數(shù)kl、散熱量ql和外殼表面溫度tw3。例2-5設(shè)管道外徑d=15mm，如果用軟質(zhì)泡沫塑料作為保溫層是否合適？已知其導(dǎo)熱系數(shù)=0.034W/(m.K)，保溫層外表面與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=10W/(m.K)。例2-6 一鐵制的矩形直肋，厚 =5 mm，高H = 50 mm，寬L = 1m，材料導(dǎo)熱系數(shù) =58 w/mK， 肋表面放熱系數(shù)h = 12 w/mK，肋基的過余溫度o = 80 o

7、C。求肋表面散熱量和肋端過余溫度。例2-6如圖2-18所示的環(huán)形肋壁，肋片高度l=19.1mm、厚度=1.6mm，肋片是鋁制并鑲在直徑為25.4mm的管子上，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)=214W/(m.K)。已知管表面溫度t0=171.1，周圍流體溫度tf=21.1，肋片表面與周圍流體之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=141.5W/(m.K),試計(jì)算每片肋片的散熱量。例2-8一傳達(dá)室小屋，室內(nèi)面積為3mx4m,高度為2.8m，紅磚墻厚度為240mm，紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.43W/(m.K)。已知墻內(nèi)表面溫度為20，外表面溫度為-5，試問通過傳達(dá)室的四周墻壁的散熱量為多少？8、某建筑物的混凝土屋頂面積為20m，厚為140m

8、m，外表面溫度為-15。已知混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.28 W/(m.K)，若通過屋頂?shù)纳崃繛?.5x10W，試計(jì)算屋頂內(nèi)表面的溫度。9、某教室的墻壁是一層厚度為240mm的磚層和一層厚度為20mm的灰泥構(gòu)成?，F(xiàn)在擬安裝空調(diào)設(shè)備，并在內(nèi)表面加一層硬泡沫塑料，使導(dǎo)入室內(nèi)的熱量比原來減少80%。已知磚的導(dǎo)熱系數(shù)0.7W/(mK)，灰泥的0.58W/(mK)，硬泡沫塑料的0.06W/(mK)，試求加貼硬泡沫塑料層的厚度。16、蒸汽管道的內(nèi)、外直徑分別為160mm和170mm，管壁導(dǎo)熱系數(shù)=58W/m.，管外覆蓋兩層保溫材料：第一層厚度2=30mm，導(dǎo)熱系數(shù)20.093W/m.；第二層3=40mm，導(dǎo)熱

9、系數(shù)30.17W/m.，蒸汽管的內(nèi)表面溫度 tw1=300。保溫層外表而溫度 tw4=50，試求：(1)各層熱阻，并比較其大小，(2)每米長蒸汽管的熱損失，(3)各層之間的接觸面溫度 tw2和 tw3。19、一外徑為100mm，內(nèi)徑為85mm的蒸汽管道，管材的導(dǎo)熱系數(shù)為40W/(mK)，其內(nèi)表面溫 度為180，若采用0.053W/(mK)的保溫材料進(jìn)行保溫，并要求保溫層外表面溫度不高于40，蒸汽管允許的熱損失 ql=52.3 W/m。問保溫材料層厚度應(yīng)為多少？23、一直徑為d,長度為l的細(xì)長圓桿,兩端分別與溫度為t1和t2的表面緊密接觸,桿的側(cè)面與周圍流體間有對流換熱,已知流體的溫度為tf,而

10、tft1或t2,桿側(cè)面與流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h,桿材料的導(dǎo)熱系數(shù)為,試寫出表示細(xì)長桿內(nèi)溫度場的完整數(shù)學(xué)描述,并求解其溫度分布。24、一鋁制等截面直肋，肋高為25mm，肋厚為3mm，鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)為140W/(mK)，周圍空氣與肋表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h752w/(m.k)g。已知肋基溫度為80和空氣溫度為30，假定肋端的散熱可以忽略不計(jì)，試計(jì)算肋片內(nèi)的溫度分布和每片肋片的散熱量。27、一肋片厚度為3mm，長度為16mm，是計(jì)算等截面直肋的效率。（1）鋁材料肋片，其導(dǎo)熱系數(shù)為140W/(mK),對流換熱系數(shù)h=80W/(mK);（2）鋼材料肋片，其導(dǎo)熱系數(shù)為40W/(mK),對流換熱系數(shù)h=12

11、5W/(mK)。第三章 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱例3-1 一無限大平壁厚度為0.5m， 已知平壁的熱物性參數(shù)l=0.815W/(m.k), c=0.839kJ/(kg.k), r=1500kg/m, 壁內(nèi)溫度初始時均為一致為18C，給定第三類邊界條件：壁兩側(cè)流體溫度為8 C，流體與壁面之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=8.15w/（m.K），試求6h后平壁中心及表面的溫度。例3-2已知條件同例3-1，試求24h及三晝夜后，平壁中心及表面的溫度；并求24h中每平方米平壁表面放出的熱量。例3-3 一道用磚砌成的火墻,已知磚的密度=1925kg/m，比定壓容cp=0.835kJ/(kg.)，導(dǎo)熱系數(shù)=0.72 W/(m.)。

12、突然以110的溫度加于墻的一側(cè)。如果在5h內(nèi)火墻另一側(cè)的溫度幾乎不發(fā)生變化，試問此墻的厚度至少為多少？若改用耐火磚砌火墻，耐火磚的密度=2640 kg/m，比定壓容cp=0.96kJ/(kg.)，導(dǎo)熱系數(shù)=1.0W/(m.)，這時此墻的厚度至少為多少？例3-4 應(yīng)用恒定作用的熱源法測定建筑材料的熱擴(kuò)散率。采用510m厚的鏮銅箔作為平面熱源，已知初始溫度t0=18，通電加熱360s后，測量得到x=0處的溫度tx=0=31.1，x=20mm處的溫度x=20.64，試計(jì)算該材料的熱擴(kuò)散率。例3-5 有一直徑為0.3m、長度為0.6m的鋼圓柱，初始溫度為20，放入爐溫為1020的爐內(nèi)加熱，已知鋼的導(dǎo)熱

13、系數(shù)30W/(mK)， 熱擴(kuò)散率a6.2510-6m2/s，鋼柱表面與爐內(nèi)介質(zhì)之間的總換熱系數(shù)h=200w/(mK)，試求加熱1h時后，如圖所示鋼柱表面和中心點(diǎn)1、2、3和4的溫度以及加熱過程中吸收的熱量。8、一鋼板厚度為3mm,面積為11,初始溫度均勻?yàn)?00,放置于20的空氣中冷卻。已知鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)為=48.5W/(mk),熱擴(kuò)散率a=12.710-6/s,板與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=39 W/(m.K)，問需要多長時間鋼板才能降低至50。 9、一不銹鋼板厚度為0.15m，初始溫度為20，放置在溫度為1200的爐內(nèi)加熱，已知不銹鋼熱擴(kuò)散率為3.9510-6s，鋼板在爐內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為

14、250W(.K)，試求鋼板加熱到800時所需時間。10、將初始溫度為80，直徑為20mm的銅棒突然置于溫度為20、流速為 12m/s的風(fēng)道中，5min后銅棒溫度降低到34。計(jì)算氣體與銅棒的換熱系數(shù)？ 已知：銅棒 = 8954 kg m3 , c = 383.1 J (kg .), = 386W (m .)11、有兩塊同樣材料的平壁A和B，已知A的厚度為B 的兩倍，兩平壁從同一高溫爐中取出置于冷流體中淬火，流體與平壁表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)近似認(rèn)為是無限大。已知B平壁中心點(diǎn)的過余溫度下降到初始過余溫度的一半需要12min，問平壁A達(dá)到同樣的溫度需要多少時間？13、一加熱爐爐底是40mm的耐火材料砌成，

15、它的導(dǎo)溫系數(shù)為5107m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為4.0W/m.，爐子從室溫25開始點(diǎn)火，爐內(nèi)很快形成穩(wěn)態(tài)的1260的高溫氣體，氣體與爐底表面間換熱系數(shù)為40W/m.，問達(dá)到正常運(yùn)行要求爐底壁表面溫度為1000，試確定從點(diǎn)火到正常運(yùn)行要求所需時間。第四章 導(dǎo)熱數(shù)值解法基礎(chǔ)例4-1 設(shè)有一矩形薄板,參看圖4-4，已知a=2b,在邊界x=0和y=0處是絕熱的，在x=a處給出第三類邊界條件，即給定h和 tf，而邊界y=b處給出第一類邊界條件，即溫度為已知t=c11, c12,c13,c15。試寫出各節(jié)點(diǎn)的離散方程。例4-2一矩形薄板，節(jié)點(diǎn)布置參看圖4-5，薄板左側(cè)邊界給定溫度200，其他三個界面給定溫度為5

16、0，求各節(jié)點(diǎn)溫度。例4-3 一半無限大物體,初始時各處溫度均勻一致并等于0，物體的熱擴(kuò)散率a=0.6x10-6m/s,已知物體表面溫度隨時間直線變化， tw=0.25，試用顯式格式計(jì)算過程開始后10min時半無限大物體內(nèi)的溫度分布。例4-4 一厚度為0.06m的無限大平壁,初始溫度為20，給定壁兩側(cè)的對流換熱邊界條件：流體溫度為150，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=24 W/(m.K) 。已知平壁的導(dǎo)熱系數(shù)=0.24 W/(m.K) ，熱擴(kuò)散率a=0.147x10-6m/s，試計(jì)算2min后，無限大平壁內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的溫度。例4-5 一厚度為0.1m的無限大平壁，兩側(cè)均為對流換熱邊界條件，初始時兩側(cè)流體溫度與壁內(nèi)

17、溫度一致tf1=tf2=t0=5；已知兩側(cè)對流換熱系數(shù)分別為h1=11 W/（m2K）、h2=23W/（m2K）, 壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)l=0.43W/（mK），導(dǎo)溫系數(shù)a=0.343710-6 m2/s。如果一側(cè)的環(huán)境溫度tf1突然升高為50并維持不變，計(jì)算在其它參數(shù)不變的條件下，平壁內(nèi)溫度分布及兩側(cè)壁面熱流密度隨時間的變化規(guī)律，一直計(jì)算到新的穩(wěn)態(tài)傳熱過程為止。第五章 對流換熱分析例5-1 20的水以1.32m/s的速度外掠長250mm的平板，壁溫tW60。（1）求x250mm處下列各項(xiàng)局部值：,t,Cf,x,hx，并計(jì)算全板長的平均傳熱系數(shù)h，全板換熱量。（W:板寬為1m）（2）沿板長方向計(jì)算

18、；t；h；hx的變化，并繪制曲線顯示參數(shù)的變化趨勢。例5-220空氣在常壓下以33.9m/s速度外掠長250mm的平板，壁溫tw=60。（1）求x=250mm處下列各項(xiàng)局部值：；t；h；hx；計(jì)算全板的換熱量（W，板寬為1m）；（2）沿板長方向計(jì)算；t；h；hx隨x的變化，并繪制曲線顯示參數(shù)的變化趨勢。例5-3常壓下20的空氣以33.9m/s外掠壁溫為60的平板，板長為1.5m，求該板的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及換熱量（板寬按1m計(jì)算）。例5-4計(jì)算上例的局部及平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)沿板長的變化，并繪成圖。12、20的水以1.5m/s的速度外掠平板，按積分方程解求離前緣150mm處的邊界層厚度。13、由微分

19、方程解求外掠平板，離前緣150mm處的流動邊界層及熱邊界層度，已知邊界平均溫度為60，速度為u=0.9m/s。18、空氣以10m/s速度外掠0.8m長平板，tf=80，tw=30，計(jì)算該板在臨界Re下的hc，全板平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)以及換熱量（板寬為1m，已知Rec=5x105）19、與上題同樣換熱參數(shù)，但流體為水，試與上題作比較。23、已知某對流換熱過程的熱邊界層溫度場可表達(dá)為t=a-by+cy2，壁溫為tw，主流溫度為 tf，試求它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。26、溫度tf=80的空氣外掠tw=30的平板，已知hx=124.4x-1/2，試求該平板長為0.3m，寬0.5m時的換熱量(仍不計(jì)寬度的影響)?3

20、1、煤氣以平均流速um=20m/s 流過內(nèi)徑d=16.9mm,長l=2m 的管子， 由于不知道它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，今用實(shí)測得管兩端煤氣的壓降p 為 35N/m ,試問能否確定此煤氣與管壁的平均傳熱系數(shù)？已知該煤氣的 物性是： =0.3335kg/m 3 ,cp=4.198kJ/(mg.k), =47.3810-6m /s, =0.191W/(m.K).管內(nèi)流動摩擦系數(shù)f的定義式是： p=fld,又已知：St.Pr2/3 =f8 (管內(nèi)流動兩傳類比率)。第六章 單相流體對流換熱例6-1一臺管殼式蒸汽熱水器，水在管內(nèi)流速um=0.85m/s,全管水的平均溫度， tf=90，管壁溫度tw=115，管長

21、1.5m，管內(nèi)徑d=17mm，試計(jì)算它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例6-2 某廠燃?xì)饪諝饧訜崞?已知管內(nèi)徑d=0.051m，每根管內(nèi)空氣質(zhì)流量M=0.0417kg/s，管長l=2.6m，空氣進(jìn)口溫度tf=30，壁溫保持tw=250，試計(jì)算該加熱器管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例6-3 某換熱設(shè)備管子長l=2m,內(nèi)徑d=0.014mm，生產(chǎn)過程中壁溫保持tw=78.6，進(jìn)口水溫tf=22.1，問管內(nèi)水的平均流速um為若干m/s時，其出口水溫tf“達(dá)到50？并確定此時的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)？例6-4某廠在改進(jìn)換熱器時，把圓管改制成橢圓形斷面管（設(shè)改制后周長不變）。已知橢圓管內(nèi)的長半a=0.02m，短半軸b=0.012m，試計(jì)算在

22、同樣流量及物性條件下，橢圓管與圓管相比，其管斷面積，當(dāng)量直徑，流速，Re，Nu，h及壓降等的變化比。例6-5水以1.5m/s的速度流過d=25mm，l=5m，p=5.6kPa的管子，管壁tw=90，進(jìn)出口水溫分別為25和50，試從類比律計(jì)算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，并與按光滑管計(jì)算的結(jié)果比較。例6-6 空氣橫掠叉排管束，管外經(jīng)d = 25mm, 管長l = 1.5m，每排有20根管子，共有5排，叉排S1 =50mm、S2 = 37mm。已知管壁溫度為tw=110，空氣進(jìn)口溫度為，空氣流量V0=5000Nm/h。求空氣流過管束加熱器的表面換熱系數(shù)。例6-7試求新型豎直管束（采用外徑d=30mm的管材）暖氣散

23、熱器自然對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，已知管長H=1800mm，表面溫度tw=86，室溫tf18。例6-8以常熱流加熱的豎直平壁，熱流通量q=255W/m2,外界空氣溫度為20，壁高0.5m。若不計(jì)表面輻射，試計(jì)算該壁自然對流平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例6-9計(jì)算豎壁封閉空氣夾層的當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)he隨夾層厚度的變化，設(shè)夾層兩側(cè)表面溫度分別為tw1=20，tw2=0，夾層高H=1m，計(jì)算厚度從360mm。16、進(jìn)口溫度為10，質(zhì)流量為0.045kg/s的空氣在直徑51mm，長2m的管內(nèi)被加熱，壁溫保持200，試用式（64）計(jì)算它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和出口溫度。1 23、空氣在管內(nèi)受迫對流換熱，已知管徑d=51mm，管長

24、l=2.6m，空氣質(zhì)流量M0.0417kg/s，進(jìn)口溫度tf30，管壁的熱流密度q=12120W/,求該管的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，空氣在管子進(jìn)口和出口端的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h，h，出口溫度tf，管壁進(jìn)口和出口端的壁溫tw, tw。28、空氣以0.0125kg/s流量流過直徑50mm， 長為6m的圓管，溫度由23.5加熱到62，試求在常壁溫?fù)Q熱條件下管壁溫度tw，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及換熱量。（建議用式（65）計(jì)算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)）33、空氣橫向掠過單管，管外徑12mm，管外最大流速u=14m/s，空氣溫度tf30.1, 壁溫tw12。求空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。35、水橫向掠過5排叉排管束，管束中最窄截面處流速u=4

25、.87m/s， 平均溫度tf=20.2，壁溫tw=25.2， 管間距， d = 19 mm, 求水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。44、頂棚表面溫度 13，室內(nèi)溫度25，頂棚4m5m,試求自然對流換熱量及其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。45、傾斜放置，溫度為45的1m1m平板,熱面朝上接受輻射熱300W/ m2，輻射熱被全部吸收，然后以自然對流方式散出，環(huán)境溫度為0，板背面絕熱。試求穩(wěn)態(tài)時，該板平均溫度能達(dá)到的最大值。2 52、某建筑物墻壁內(nèi)空氣夾層厚=75mm，高2.5mm，兩側(cè)壁溫分別為tw1=15，tw2=5，求它的當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及每平方米通過夾層的熱量。第七章 凝結(jié)與沸騰換熱例7-1 一臺臥式蒸汽熱水器,黃銅管外徑

26、d=126mm,表面溫度tw=60，水蒸氣飽和溫度ts=140，熱水器垂直列上共有12根管，求凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例7-2外徑50mm管子垂直放置，ts=120的干飽和水蒸氣在管外凝結(jié)，管長l=3m，tw=100，試求凝液膜液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r的高度xc及該管全長平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例7-3試用能量守恒原理論證式（7-9）,推導(dǎo)時按線性溫度分布考慮液膜的過冷度。例7-4一橫放的實(shí)驗(yàn)用不銹鋼電加熱蒸汽發(fā)生器，水在電熱器管外大空間沸騰，絕對壓強(qiáng)為1.96x105Pa，已知電功率為5kW，管外徑16mm，總長3.2m，求表面沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，并檢驗(yàn)它的壁溫。例7-5在1.013x105Pa絕對壓強(qiáng)下，純水在

27、tw=117拋光銅質(zhì)加熱面上進(jìn)行大空間泡態(tài)沸騰，試求q及h。第八章 熱輻射的基本定律例8-1測定對應(yīng)于太陽最大光譜輻射力Eb,max的峰值波長max約為0.503m。若太陽可以近似看作黑體看待，求太陽的表面溫度。例8-2試分別計(jì)算5762K、3800K、2800K、1000K、400K的黑體最大光譜輻射力Eb,max所對應(yīng)的峰值波長max，以及黑體輻射中可見光和紅外線輻射（0.761000m）能量占黑體總輻射能量的比例。例8-3已知某太陽能集熱器的透光玻璃在波長從1=0.35m至2=2.7m范圍內(nèi)的穿透比為85%，在此范圍之外是不透射的。試計(jì)算太陽輻射對該玻璃的穿透比。把太陽輻射作為黑體輻射看

28、待，它的表面溫度為5762K。例8-4在一個直徑為0.02m、溫度為1200K圓形黑體表面的正上方l=0.3m處，有一個平行于黑體表面、直徑為0.05m的輻射熱流計(jì)，如圖8-7所示。試計(jì)算該熱流計(jì)所得到的黑體投入輻射能是多少？若輻射熱流計(jì)仍處于同樣高度，求熱流計(jì)偏移多少距離，熱流計(jì)得到的黑體投入輻射能為原來的50%。例8-5某漫射表面溫度T1=300K，其光譜吸收比如圖8-11所示。把它放在壁溫T2=1200K的黑空腔中，計(jì)算此表面的吸收比和發(fā)射率。第九章 輻射換熱計(jì)算例9-1 兩個相距300mm、半徑為300mm的平行放置的圓盤。相對兩表面的溫度分別為t1=500及t2=227，發(fā)射率分別為

29、及，兩表面間的輻射角系數(shù)X1,2=0.38.圓盤的另兩個表面不參與換熱。當(dāng)將此兩圓盤置于一壁溫為t3=27的一個大房間內(nèi)，試計(jì)算每個圓盤的凈輻射換熱量和容器壁3的溫度。例9-2有一空氣間層，熱表面溫度t1=300，冷表面溫度t2=50。兩表面的發(fā)射率1=2=0.85。當(dāng)表面尺寸遠(yuǎn)大于空氣層厚度時，求此間層每單位表面積的輻射換熱量。例9-3某車間的輻射采暖板尺寸是1.8x0.75m2，板面的發(fā)射率1=0.94，溫度t1=107。如果輻射板背面及側(cè)面包有保溫絕熱材料，求輻射板面與車間墻面間的輻射換熱量。已知墻面溫度t2=12，不計(jì)輻射板背面及側(cè)面的輻射作用。例9-4 兩個相距300mm、半徑為30

30、0mm的平行放置的圓盤。相對兩表面的溫度分別為t1=500及t2=227，發(fā)射率分別為及，兩表面間的輻射角系數(shù)X1,2=0.38.圓盤的另兩個表面不參與換熱。當(dāng)將此兩圓盤置于一壁溫為t3=27的一個大房間內(nèi)，試計(jì)算每個圓盤的凈輻射換熱量。例9-5假定上例中兩圓盤被置于一絕熱大烘箱中，在其他條件不變時，試計(jì)算高溫圓盤的凈輻射熱量以及烘箱壁面的溫度。例9-6某輻射采暖房間尺寸為4mx5mx3m（圖9-3a），在樓板中布置加熱盤管，根據(jù)實(shí)測結(jié)果：樓板1的內(nèi)表面溫度t1=25，表面發(fā)射率1=0.9，外墻2的表面溫度t2=10，其余三面內(nèi)墻3的內(nèi)表面溫度t3=13，墻面發(fā)射率2=3=0.8；地面4的表面

31、溫度t4=11，發(fā)射率4=0.6。試求（1）樓板的總輻射換熱量；（2）地面的總吸熱量。例9-7兩平行大平壁的發(fā)射率各為0.5和0.8，如果中間加入一片兩面發(fā)射率均為0.05的鋁箔，計(jì)算輻射換熱減少的百分?jǐn)?shù)。例9-8 一排氣管的排氣溫度可用熱電偶來測量（如圖所示），熱電偶接點(diǎn)發(fā)射率0.5，排氣管壁溫為tw=100，熱電偶指示溫度為tc=500，氣體和熱電偶總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=200W/(mK)，試確定氣體的實(shí)際溫度及測量誤差。若將發(fā)射率為s=0.3的圓筒形遮熱罩放置在熱電偶周圍，熱電偶的讀數(shù)仍為500，問氣體的真實(shí)溫度是多少？假定氣體和遮熱罩間的總對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為hs=250W/(mK)。

32、例9-9計(jì)算圖9-24（a）所示兩個表面1、4之間的輻射角系數(shù)X1,4。例9-10試確定例9-6中各表面間的輻射角系數(shù)。例9-11 某鍋爐的爐膛容積為35m，爐膛面積為55m，煙氣中水蒸氣的容積百分?jǐn)?shù)為7.6%，二氧化碳的容積百分?jǐn)?shù)為18.6%，煙氣的總壓為1.013x105Pa，爐內(nèi)平均溫度為1200。試確定煙氣的發(fā)射率g。例9-12在直徑為1m的煙道中有溫度tg=1000、總壓力為1.013x105Pa的氣體流過，如果氣體中含CO2的容積百分?jǐn)?shù)為5%，其余為透明體。煙道壁溫tw=500，發(fā)射率w=1，試計(jì)算煙道壁與氣體間的輻射換熱。例9-13 一未加玻璃蓋板的太陽能集熱器的吸熱表面對太陽輻

33、射的吸收比為0.92，表面發(fā)射率為0.15，集熱器表面積20m，表面溫度為80，周圍空氣溫度為18，表面對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為3W/(mK)。當(dāng)集熱器表面的太陽總輻射照度為800W/m,天空溫度為0時，試計(jì)算該集熱器可利用到的太陽輻射熱和它的效率。例9-14 一平板型太陽能集熱器的示意圖如圖。平板玻璃覆蓋在吸熱表面上,且玻璃蓋板與吸熱表面圍成密閉空間。太陽總輻照度Gs為800W/m，天空溫度為0。玻璃的太陽輻射穿透比g為0.85，長波穿透比g為0，反射比為0，長波發(fā)射率g為0.9；吸熱表面對太陽輻射的吸收比bs為1.0，表面長波發(fā)射率bs為0.15，其中所吸收熱量的70%用于加熱太陽能集熱器

34、中的水以及通過吸熱表面的背面散熱損失了。玻璃蓋板與吸熱表面平行，兩者之間的距離為0.07m，其間存有空氣，即存在有限空間的自然對流換熱，此時玻璃蓋板與吸熱表面之間的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)e為0.040W/（mK），玻璃蓋板與大氣環(huán)境表面對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20W/(mK)，大氣環(huán)境溫度ta為30。試計(jì)算吸熱表面和玻璃蓋板的溫度。假設(shè)可以忽略玻璃的導(dǎo)熱熱阻，玻璃蓋板與吸熱表面之間的角系數(shù)Xbs,g為1。11、試確定如圖所示各種情況下的角系數(shù)。15、一外徑為100mm的鋼管橫穿過室溫為27的大房間，管外壁溫度為l00，表面發(fā)射宰為0.85。試確定單位管長的輻射散熱損失。16、有一3m4m的矩形房間，高2

35、.5m，地表面溫度為270，頂表面溫度為12，房間四周的墻壁均是絕熱的，所有表面的發(fā)射率均為0.8，試用網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算地板和頂棚的凈輻射換熱量和墻表面的溫度。22、兩平行大平壁的發(fā)射率均為0.4，它們中間放置兩面發(fā)射率均為0.04的遮熱板。當(dāng)平板的表面溫度分別為250和40時，試計(jì)算輻射換熱量和遮熱板的表面溫度（不計(jì)導(dǎo)熱和對流換熱）。如不用遮熱板時，輻射換熱量為多少？24、保溫(熱水)瓶瓶膽是一夾層結(jié)構(gòu)，且夾層表面涂水銀，水銀層的發(fā)射率=0.04。瓶內(nèi)存放t1=100的開水，周圍環(huán)境溫度t2=20。設(shè)瓶膽內(nèi)外層的溫度分別與水和周圍環(huán)境大致相同，求瓶膽的散熱量。苦用導(dǎo)熱系數(shù)為0.04W/(mK)的軟

36、木代替瓶膽夾層保溫，問需用多厚的軟木才能達(dá)到熱水瓶原來的保溫效果？25、一矩形斷面的長隧道窯，斷面寬4m，高3m，底面溫度為800K、發(fā)射率為0.6，頂面溫度為1273K、發(fā)射半為0.8，兩側(cè)面均為絕熱面，試計(jì)算表面的凈輻射換熱量。第十章 傳熱和換熱器例10-1 為判斷冬季某廠房墻壁的散熱損失,在穩(wěn)態(tài)條件下,測得壁內(nèi)表面溫度tw=15.4；室內(nèi)氣溫tf=20.6；廠房內(nèi)環(huán)境溫度tam=22；壁與周圍環(huán)境間的系統(tǒng)發(fā)射率=0.9；壁高3m；求此壁面的散熱損失熱流密度q，并計(jì)算輻射熱流密度qr在總散熱損失中所占比例。例10-2 車間內(nèi)一架空 的熱流體管道,鋼管內(nèi)徑d1=135mm，壁厚2.5mm，外

37、包保溫層厚度為30mm，材料的導(dǎo)熱系數(shù)=0.11W/(mK)，已知管道內(nèi)熱氣體平均溫度tf1=163。對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=25.3W/(mK)。車間內(nèi)溫度tf2=18，管道周圍環(huán)境溫度tam=13。為了減少管道的散熱，管道保溫層外表有兩種不同處理方式可供選擇：（1）刷白漆，=0.9；（2）外包薄鋁皮=0.1，試比較兩種情況下的管道傳熱系數(shù)、每米長管道的散熱量，并作分析。計(jì)算中可忽略鋼管熱阻和白漆及鋁皮所附加的導(dǎo)熱熱阻。例10-3試計(jì)算某寒冷地區(qū)中空玻璃窗傳熱系數(shù)，已知數(shù)據(jù)列表如下：窗高H(m)1.0室溫(本例tf1=tam1）tf1()20中空玻璃間距(mm)12室外溫度（本例tf2=t

38、am2）tf2()-2玻璃表面發(fā)射率0.94玻璃厚度（mm）4例10-4 一塊“對流輻射板”,如圖所示，與壁面平行，已知?dú)饬髋c輻射板、氣流與壁面的對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hp相同，均為75W/(mK)。對流輻射板表面發(fā)射率p=0.92，壁表面也具有相同的發(fā)射率。氣體流過壁與輻射板時的平均溫度為tf=250，壁溫維持tw=100，試計(jì)算輻射板向壁面的輻射熱量（W/m）及與原有的對流換熱之比。若表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均降為50W/(mK)效果又如何？為簡化起見，設(shè)對流輻射板背向壁的一側(cè)為絕熱面，不參與對流和輻射，同時板的長度、寬度及離壁距離滿足輻射角系數(shù)X=1，可按平行平板計(jì)算輻射換熱。例10-5試比較逆流與順流時的對數(shù)平均溫度差，已知熱流體由300冷卻至150，而冷流體由50被加熱至100，并與算術(shù)平均值比較。例10-6按例10-5的溫度條件計(jì)算一次交叉流，熱流體不混合，冷流體混合時的平均溫度差。例10-7一管殼式蒸汽空氣加熱器，空氣在管內(nèi)，要求將空氣由15加熱到50，空氣體積流量為V0=5Nm/s，蒸汽為2x105Pa絕對壓強(qiáng)的干飽和水蒸氣，凝結(jié)水為飽和水，已知傳熱系數(shù)k=75W/(mK)，求加熱器所需面積。例10-8 設(shè)計(jì)一臥式管殼式蒸汽水加熱器，水在管內(nèi)，蒸汽在管外冷凝。水的質(zhì)量流量為3.5kg/s，要求從60加熱到90，加熱蒸汽是絕對壓強(qiáng)為1.6105Pa的