華北電力大學(xué)傳熱課后答案匯總

1、圖5-14 習(xí)題5-2附圖tftW=90熱電偶的觸點(diǎn)5-1 如附圖所示，用裸露的熱電偶測量管道中氣體的溫度，穩(wěn)定后，熱電偶所指示的溫度為170 。已知管道內(nèi)側(cè)壁溫度維持為90，高溫氣流與熱電偶觸點(diǎn)的對流傳熱系數(shù)為50 W/（m2·K），熱電偶接點(diǎn)的表面發(fā)射率為0.6。試求高溫氣體的真實溫度及測量誤差。解：測溫誤差：5.2在某一產(chǎn)品的制造過程中，在厚度ds=1.0mm 的基板上緊貼了一層透明的薄膜，其厚度為df=0.2mm。薄膜表面有一冷卻氣流流過，其溫度為tf=20，對流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=40 W/(m2·K) 。同時，有一股輻射能q透過薄膜投射到薄膜與基板的結(jié)合面上

2、，如圖所示。已知，基板的另一面維持在溫度t1=30,生產(chǎn)工藝要求薄膜與基板結(jié)合面的溫度t0為60，薄膜的導(dǎo)熱系數(shù)為lf=0.02 W/(m·K)，基板的導(dǎo)熱系數(shù)為ls=0.06 W/(m·K)。投射到結(jié)合面上的輻射熱流全部可全部被結(jié)合面吸收，薄膜對60的輻射是不透明的。試確定輻射密度應(yīng)為多大。解：結(jié)合面到基板另一側(cè)的熱阻：薄膜和對流側(cè)的總熱阻： 輻射熱流密度：5.3一單層玻璃窗，高1.5m，寬1m，玻璃厚3mm，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為 W/(m·K)，室內(nèi)外的空氣溫度分別為20和5，室內(nèi)、外空氣與玻璃窗之間對流傳熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為 W/(m2·K)和 W/

3、(m2·K)，試求玻璃窗的散熱損失及玻璃的導(dǎo)熱熱阻、兩側(cè)的對流傳熱熱阻。解：室內(nèi)對流側(cè)的熱阻：室外對流側(cè)的換熱熱阻：玻璃的導(dǎo)熱熱阻：玻璃窗的散熱：5.4有一臺傳熱面積為12m2的氨蒸發(fā)器。氨液的蒸發(fā)溫度為0，被冷卻水的進(jìn)口溫度為9.7、出口溫度為5，已知蒸發(fā)器的傳熱量為6900W。試計算：（1）該蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)；（2）冷卻水的流量為多少。解：（1）7.09（2）所以可得：5.5一個管式冷凝器，其管外側(cè)是飽和水蒸氣的凝結(jié)，其管內(nèi)側(cè)是經(jīng)過處理的循環(huán)水。冷凝器的管束采用外徑為19 mm，壁厚1.0mm的黃銅管。（1）若已知管外水蒸氣凝結(jié)的表面換熱系數(shù)為8000 W/(m2.K)，管內(nèi)側(cè)

4、循環(huán)水與內(nèi)表面的表面換熱系數(shù)為8230 W/(m2.K)，黃銅的導(dǎo)熱系數(shù)為110 W/(m.K)，計算冷凝器潔凈狀況下的總傳熱系數(shù)（以管外面積為基準(zhǔn)）；（2）若該冷凝器由230根、長度為6m的管子組成，管外蒸汽的溫度為110，管內(nèi)循環(huán)水的平均溫度為70，計算該冷凝器的傳熱量。解：（1）得：（2）5.6一個高溫金屬件的冷卻過程進(jìn)行分析和計算。金屬件為平板，高2m，寬2m，厚0.3m，金屬材料為鉻鋼 Wcr=17%。金屬件初始溫度均勻為630，將其豎直放入室內(nèi)進(jìn)行冷卻，室內(nèi)空氣及墻壁溫度均為30。金屬件表面發(fā)射率取0.7。計算金屬件平均溫度冷卻到50所用的時間。解： 空氣的物性參數(shù)： 由輻射換熱系

5、數(shù)：所以表面換熱系數(shù)為所以采用集中參數(shù)法可求得注意：由于不同溫度下的金屬材料及空氣的物性參數(shù)有所不同，為了減小誤差可以將金屬的下降的溫度分為不同的階段進(jìn)行求解。5.7 對習(xí)題5-6，將金屬件改為半徑為0.3m、長2m的長圓柱重新計算解：同理該題應(yīng)采用集中參數(shù)來計算長圓柱的達(dá)到50度的所用的時間由于長圓柱的特征長度和豎直平板的特征長度一樣所以計算一樣：空氣的物性參數(shù)： 由輻射換熱系數(shù)：所以表面換熱系數(shù)為所以采用集中參數(shù)法可求得由于不同溫度下的金屬材料及空氣的物性參數(shù)有所不同，為了減小誤差可以將金屬的下降的溫度分為不同的階段進(jìn)行求解。5.8對習(xí)題5-6，將金屬件改為半徑為0.3m的球重新計算。解：

6、球的特征長度為0.3m特征溫度：空氣的物性參數(shù)： 由輻射換熱系數(shù)：所以表面換熱系數(shù)為所以采用集中參數(shù)法可求得由于不同溫度下的金屬材料及空氣的物性參數(shù)有所不同，為了減小誤差可以將金屬的下降的溫度分為不同的階段進(jìn)行求解。5.9重新對例題2-2中雙層玻璃窗的散熱進(jìn)行分析和計算。如附圖所示，每塊玻璃的高度為1.5m，寬為1m，厚度為4mm，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.65 W/(m×K)，雙層玻璃間的距離為8mm。若在晚上平均的室內(nèi)、外空氣溫度維持在20°C 和- 7°C。試計算在晚上通過該雙層玻璃窗散熱的熱流量。圖5-15習(xí)題5-9附圖tf1=20°Ctf2=-7&#

7、176;Cd3=4mmd1=4mmd2=8mm解：空氣的導(dǎo)熱系數(shù)熱阻：81.04熱流量：J6-1 在火力發(fā)電廠的高壓加熱器中，從汽輪機(jī)抽出的過熱蒸汽用來加熱給水，過熱蒸汽在加熱器中先被冷卻到相應(yīng)的飽和溫度，然后冷凝成水，最后被冷卻到過冷水。試?yán)L出冷、熱流體的溫度沿?fù)Q熱面變化曲線。解：6-2 一臥式冷凝器采用外徑為25mm、壁厚1.5mm的黃銅管做成換熱表面。已知管外冷凝側(cè)的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為5700 W/(m2·K)，管內(nèi)水側(cè)的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為4300 W/(m2·K)。試計算下面兩種情況下冷凝器按管子外表面計算的總傳熱系數(shù)：（1）管子內(nèi)外表面均是潔凈的；（2）考慮結(jié)垢情

8、況，管內(nèi)為海水，平均溫度小于50，管外為干凈的水蒸汽。解：黃銅的導(dǎo)熱系數(shù)（1）管子內(nèi)外表面均是潔凈的情況下（2）考慮結(jié)垢情況，管內(nèi)為海水，平均溫度小于50，管外為干凈的水蒸汽海水的污垢熱阻為：6-3 有一臺液液換熱器，甲、乙兩種介質(zhì)分別在管內(nèi)、外流動。實驗測得的總傳熱系數(shù)與兩種流體流速的變化關(guān)系如附圖所示。試分析該換熱器的主要熱阻在甲、乙流體哪一側(cè)？圖6-22 習(xí)題6-3附圖介質(zhì)甲的流速0k介質(zhì)乙的流速、進(jìn)口溫度不變0k介質(zhì)乙的流速介質(zhì)甲的流速、進(jìn)口溫度不變解：主要熱阻在介質(zhì)乙這一側(cè)，因為增加介質(zhì)甲的流速對傳熱系數(shù)的影響并不大，而增加介質(zhì)乙的流速則使傳熱系數(shù)明顯上升，這說明介質(zhì)乙對總熱阻有舉足

9、輕重的影響。6-4 一臺1-2型殼管式換熱器用來冷卻12號潤滑油。冷卻水在管內(nèi)流動，流量為3kg/s；熱油的入口溫度100，出口溫度。已知換熱器總傳熱系數(shù)W / (m2·K)。試計算：（1）所傳遞的熱量；（2）油的流量；（3）所需的傳熱面積。解：查的潤滑油的比熱為水的比熱為油的流量：所傳遞的熱量： 所需的傳熱面積：6-5 有一管殼式換熱器，已知換熱管的內(nèi)徑為17mm，外徑為19mm，單程管子的根數(shù)為50根，單程管長為4m。熱水走管程，熱水的流量為33t/h，熱水的進(jìn)、出口溫度分別為55和45。被加熱的冷水走殼程，冷水的流量為11t/h，冷水的進(jìn)、出口溫度分別為15和45。若已知換熱器

10、傳熱系數(shù)為1200 W/(m2·K)，試計算該換熱器的面積和需要的管程數(shù)？解：冷水：殼程；熱水：管程，由P與R查表得；6-6 某順流布置換熱器的傳熱面積為14.5m2，用來冷卻流量為8000kg/h、比熱為1800J/(kg·K)、進(jìn)口溫度為100的潤滑油，采用流量為2500kg/h、比熱為4174J/(kg·K)、進(jìn)口溫度為30的水作為冷卻介質(zhì)，水在管內(nèi)流過。如果傳熱系數(shù)為330W/(m2·K)，試用效能與傳熱單元數(shù)確定換熱器的出口油溫和水溫。解：順流；根據(jù)效能-傳熱單元數(shù)法：計算的又因為所以假設(shè)（1）解得由于；解得所以此種假設(shè)不成立（2）；解得；解得

11、所以此種假設(shè)成立6-7 一個管殼式冷凝器，其殼程（管外側(cè)）是飽和水蒸氣的凝結(jié)，其管程（管內(nèi)側(cè)）是經(jīng)過處理的循環(huán)水，冷凝器采用單管程布置。（1）若已知水蒸氣的壓力為1.43105Pa（飽和溫度為110），流量為5.0 kg/s。現(xiàn)提供的循環(huán)水的進(jìn)口溫度為50，若希望循環(huán)水的出口溫度低于90，計算全部蒸汽凝結(jié)成飽和水所需的循環(huán)水流量；（2）若冷凝器的管束采用外徑為19 mm，壁厚1.0mm的黃銅管，設(shè)計流速為1.3m/s，計算管內(nèi)的表面換熱系數(shù)；（3）若已知管外水蒸氣凝結(jié)的表面換熱系數(shù)為8000 W/(m2.K)，黃銅的導(dǎo)熱系數(shù)為110 W/(m.K)，計算冷凝器潔凈狀況下的總傳熱系數(shù)（以管外面積

12、為基準(zhǔn)）；（4）在上面條件下，計算所需管子的根數(shù)和每單根管子的長度。解：（1）所以（2）循環(huán)水的物性參數(shù)雷諾數(shù)根據(jù)雷諾數(shù)的范圍選取計算努賽爾數(shù)的公式管內(nèi)的表面換熱系數(shù)（3）（4） ；傳熱量循環(huán)水的流動截面積所以需要的根數(shù)每根管的長度6-8 設(shè)計一臺同心套管式換熱器用于對潤滑油進(jìn)行冷卻。已知：熱油的溫度為70，需冷卻油的質(zhì)量流量為0.2kg/s，冷卻水的入口溫度為15，若希望將熱油冷卻到55以下。6-9 在一順流式換熱器中傳熱系數(shù)K與局部溫差程線性關(guān)系，即，其中a和b為常數(shù)，為任一截面上的局部溫差，試證明該換熱器的總傳熱量為式中分別為入口段和出口段的傳熱系數(shù)。證明： 聯(lián)立得將代入得到將此式從A=

13、0到做積分，得：即將此式應(yīng)用于換熱器流體出口處，即處，并將a的表達(dá)式代入，得：另一方面按u的定義有：將此式代入上式即可得出結(jié)果。7-1 一塊厚度為d 的平板，平板內(nèi)有均勻的內(nèi)熱源，熱源強(qiáng)度為，平板一側(cè)絕熱，平板另一側(cè)與溫度為tf 的流體對流換熱，且表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h。給出該問題的數(shù)學(xué)描寫，并求解其內(nèi)部的溫度分布。解：對公式進(jìn)行了兩次積分，得到再利用兩個邊界條件可得到溫度分布為：7-2 厚度 2d 的無限大平壁，物性為常數(shù)，初始時內(nèi)部溫度均勻為 t0，突然將其放置于介質(zhì)溫度為t¥并保持不變的流體中，兩側(cè)表面與介質(zhì)之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h。給出該問題的數(shù)學(xué)描寫。解：因為兩邊對稱，所以只需要研

14、究厚度為的情況即可，將x軸的原點(diǎn)置于中心截面上7-3 一個金屬的矩形長柱體（斷面的尺寸為a、b）懸置在室內(nèi)，初始情況下，其內(nèi)部溫度均勻且等于周圍的空氣溫度，從某時刻起開始通電加熱，通電的電流為I，已知導(dǎo)體的單位長度的熱阻為R，各物性參數(shù)均為已知，現(xiàn)在擬確定其內(nèi)部溫度的變化規(guī)律。（1）對該問題作簡單的分析（問題的類型，邊界情況等）；（2）畫出示意圖，并建立坐標(biāo)系，然后寫出描述該物體內(nèi)部溫度分布的數(shù)學(xué)描寫；（3）如果金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)很大，此時，對該問題可以作什么樣的簡化？ 解：（1）二維；非穩(wěn)態(tài)；常物性；有均勻內(nèi)熱源；邊界為第三類邊界條件；（2）因為此柱體對稱，所以只需要研究四分之一的柱體即可；

15、（3）若金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)很大，則柱體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻幾乎可以忽略，因而任一時在某一方向上的溫度接近均勻。7-4 一厚度為50mm的無限大平壁，其穩(wěn)態(tài)溫度分布為t=a+bx2（ºC），式中a=200 ºC， b=-2000 ºC/m。若平板導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m·K)，試求：（1）平壁兩側(cè)表面處的熱流密度；（2）平壁中是否有內(nèi)熱源？為什么？如果有內(nèi)熱源的話，它的強(qiáng)度應(yīng)該是多大？解：由題意可得，此題可先設(shè)定為一維、常物性、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。因為t=a+bx2所以；（1）兩側(cè)的熱流（2）7-5 在一厚度為50mm的大平壁內(nèi)有均勻的內(nèi)熱源，平壁的導(dǎo)熱系數(shù)為，在這些條

16、件下，平壁內(nèi)的溫度分布為，在處表面溫度為120，并且與溫度為20的流體進(jìn)行對流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為500，另一個邊界絕熱。（1）計算平壁的內(nèi)熱源強(qiáng)度。（2）確定系數(shù)a、b、c，并示意性畫出平壁內(nèi)的溫度分布。（3）如果內(nèi)熱源強(qiáng)度不變，而外部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)減半，a、b、c為多大？（4）如果外部對流換熱工況不變，而內(nèi)熱源強(qiáng)度加倍，a、b、c為多大？解：（1）由平壁的總能量守恒可得所以根據(jù)邊界條件：在處表面溫度為120，可得a=120;由；可得由；可得所以（3）此種情況下在此時在x=0的溫度不再是120；由能量平衡得；解得所以a=220；（4）此時可得；解得所以a=220；7-6 為了估算人體的肌肉由于

17、運(yùn)動而引起的溫升，可把肌肉看成是半徑為2cm的長圓柱體。肌肉運(yùn)動產(chǎn)生的熱量相當(dāng)于內(nèi)熱源，設(shè)=5650W/m3。肌肉表面維持在37。過程處于穩(wěn)態(tài)，試估算由于肌肉運(yùn)動所造成的最大溫升。肌肉的導(dǎo)熱系數(shù)為0.42 W/(m·K)。解：一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程，。，最大溫度發(fā)生在r=0處，。7-7 在外徑為25mm的管壁上裝有鋁制的等厚度環(huán)肋，相鄰肋片中心線之間的距離s=9.5mm，環(huán)肋的高度為H=12.5mm，肋片的厚度為d=0.8mm。管壁溫度tw=200,流體溫度tf=90，管基及肋片與流體之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為110W/(m2·K)。試確定每米管長（包括肋片和肋基管部分）的散熱量。解：

18、查表得W/(m.K)從圖查得，肋片兩面散熱量為：肋片的實際散熱量為：兩肋片間基管散熱量：總散熱量為：Dx2x1600K400K圖7-21習(xí)題7-8附圖7-8 如圖所示一個用純鋁制成的圓錐的截面。其圓形橫截面的直徑為，其中，小端位于處，大端位于處。端部溫度分別為600K和400K，側(cè)面絕熱良好。（1）做一維假定，推導(dǎo)用符號形式表示的溫度表達(dá)式并畫出溫度分布示意圖。（2）計算導(dǎo)熱熱流量。解：(1)即兩邊進(jìn)行積分：得：(2)純鋁在此溫度下解得圖7-22習(xí)題7-9附圖d=0.5mmt1l=1mt1t2l7-9 有一用磚砌成的煙氣通道，其截面形狀如附圖所示。已知內(nèi)、外壁溫分別為t1=80、t2=25，磚

19、的導(dǎo)熱系數(shù)為1.5 W/(m·K)，試確定每米長煙道上的散熱量。解：查形狀因子的表得圖7-23習(xí)題7-10附圖t1t27-10 設(shè)有如附圖所示的一個無內(nèi)熱源的二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱物體，其上凹面、下表面分別維持在均勻溫度t1和t2，其余表面絕熱。試（1）畫出等溫線分布的示意圖；（2）說明材料的導(dǎo)熱系數(shù)是否對溫度分布有影響。解：這是穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源的導(dǎo)熱問題，所以控制方程中無，邊界條件為第一類和第二類，方程中均無，所以溫度場分布與無關(guān)。8.1設(shè)一根長為l的棒有均勻初溫度t0,此后使其兩端在恒定的t（x0）及t>t>t。棒的四周保持絕熱。試畫出棒中溫度分布隨時間變法的示意曲線及最終的溫度分

20、布曲線。解：由于棒的四周保持絕熱，因而此棒中的溫度分布相當(dāng)于厚為l的無限大平板中的分布，隨時間而變化的情形定性的示于圖中.8.2作為一種估算，可以對汽輪機(jī)啟動過程中汽缸壁的升溫過程作近似分析：把汽缸壁看成是一維的平壁，啟動前汽缸壁溫度均勻并為t0，進(jìn)入汽輪機(jī)的蒸汽溫度與時間成線性關(guān)系，及，其中為 蒸汽溫速率，汽缸壁與蒸汽間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h為常數(shù)，汽缸壁外表面絕熱良好。試對這一簡化模型列出汽缸壁中溫度的數(shù)學(xué)描寫式。解: （） （） ， ，8.3汽輪機(jī)在啟動一段時間后，如果蒸汽速度保持勻速上升，則汽缸壁中的溫度變化會達(dá)到或接近這樣的工況：壁中各點(diǎn)的溫度對時間的偏導(dǎo)數(shù)即不隨時間而異，又不隨地點(diǎn)而變（

21、稱準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)工況）。試對準(zhǔn)工況導(dǎo)出汽缸壁中最大溫差的計算公式。解：把氣缸壁作為平壁處理且假定其外表面絕熱，如右圖所示，則準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)工況時氣缸壁中溫度分布可用下列數(shù)學(xué)式描寫： 式中w為氣缸壁的升溫速度，K/s。上式的通解為故得8.4有兩塊同樣材料的平板A和B，A的厚度是B的兩倍，從同一高溫爐中取出后置于冷流體中淬火，流體與各表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)可視為無窮大。已知板B中心面的過余溫度下降到初始值得一半需要20分鐘，問板A中心面達(dá)到同樣的過余溫度需要多長時間？解：已知B的時刻下中心過余溫度與初始過余溫度之比：此時為，同時A板的時刻下中心過余溫度與初始過余溫度之比此時為所以和相等，已知可得8.5某一瞬間，一無內(nèi)

22、熱源的無限大平板中的溫度分布可以表示成t1=c1x2+c2的形式，其中c1、c2為已知的常數(shù)，試確定：（1）此時刻在x=0的表面處的熱流密度；（2）此時刻平板平均溫度隨時間的變化率，物性已知且為常數(shù)。解：（2）8.6一個長木棒，其直徑為5cm，初始溫度均勻為20?，F(xiàn)突然放入溫度為500的熱空氣中。若已知木棒的導(dǎo)熱系數(shù)為0.15 W/(m·K)，熱擴(kuò)散率1.3×10-7m2/s，木棒與環(huán)境的總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為12且保持不變，木材的著火溫度為240，試計算多長時間該木棒將點(diǎn)燃。解：由于木材被加熱，因此邊界先著火查圖得：，所以得出查表得：所以8.7在太陽能集熱器中采用直徑為100m

23、m的鵝卵石作為貯存熱量的媒介，其初始溫度為20。從太陽能集熱器中引來70的熱空氣通過鵝卵石，空氣與卵石之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10 W/(m2·K)。試問3小時后鵝卵石的中心溫度為多少?每千克鵝卵石的貯熱量是多少？已知鵝卵石的導(dǎo)熱系數(shù)2.2 W/(m·K)，熱擴(kuò)散率11.3×10-7m2/s，比熱容780J/(kg·K)，密度2500kg/m3。解：所以可以采用集中參數(shù)法所以可得出：熱量8.8一種測量導(dǎo)熱系數(shù)的瞬態(tài)法是基于半無限大物體的導(dǎo)熱過程而設(shè)計的。設(shè)有一塊厚材料，初溫為30，然后其一側(cè)表面突然與溫度為100的沸水相接觸。在離開此表面10mm處由熱電偶測

24、得2min后該處的溫度為65。已知材料的密度2200kg/m3，比熱容780J/(kg·K)，試計算該材料的導(dǎo)熱系數(shù)。8.9 醫(yī)學(xué)實驗得知：人體組織的溫度高于48的時間不能超過10s，否則該組織內(nèi)的細(xì)胞就會死亡。今有一勞動保護(hù)部門需要獲得這樣的資料，即人體表面接觸到60、70、80、90、100的熱表面后，皮膚下燒傷程度隨時間而變化的情況。人體組織性取37水的數(shù)值，計算的最大時間為5min，假設(shè)一接觸到熱表面，人體表面溫度就上升到了熱表面的溫度。解：按半無限大物體處理，37時。利用習(xí)題54中給出的公式，可得之值，由誤差函數(shù)表可查得相應(yīng)的的數(shù)值，從而確定不同（單位秒）下溫度為48的地點(diǎn)

25、的x值，即皮下燒傷深度。令對于及70兩種情形給出計算結(jié)果如下： 燒傷深度，mm0.5分鐘1分鐘2分鐘3分鐘4分鐘5分鐘600.521740.50142.0143.034.285.246.056.77700.666660.68522.924.145.857.168.279.258.10對一個高溫金屬件的冷卻過程進(jìn)行分析和計算。金屬件為平板，高2m，寬2m，厚0.3m，金屬材料為鉻鋼 Wcr=17%。金屬件初始溫度均勻為330，將其豎直放入室內(nèi)進(jìn)行冷卻，室內(nèi)空氣及墻壁溫度均為30。金屬件表面發(fā)射率取0.7。計算1小時后金屬件的內(nèi)部的溫度分布。解：問題的數(shù)學(xué)描述： 問題的初始條件：邊界條件：強(qiáng)制對流

26、傳熱10-1 液氨在管道內(nèi)流動有一個邊長1厘米的等邊三角形橫截面。平均體積溫度20，管壁溫度為50。充分發(fā)展的層流的雷諾數(shù)達(dá)到了1000，計算每單位長度管子的傳熱。解：液氨的平均溫度為20，即定性溫度，查表得 。由于管道截面形狀為三角形，層流充分發(fā)展時的數(shù)與數(shù)無關(guān)，查表得。當(dāng)量直徑單位長度管子的傳熱為。10-2 水以1.0kg/s的流量流過直徑為2.5cm、長1.5米的管子。管壁溫度通過冷凝蒸汽保持為恒定的50，進(jìn)口水溫為20，估計出口水溫。解：假設(shè)出口溫度，則定性溫度。查表得物性參數(shù)，不考慮溫度修正：，重新假設(shè)，直到與相符合位置（在允許誤差內(nèi)）。經(jīng)過計算得時，誤差為。出口溫度為。10-3 水

27、以1.3kg/s的流量流過直徑為2.5cm的管子。進(jìn)水溫度是15，出水溫度為50。沿管長方向管壁溫度比水溫高14，管的長度是多少？解：定性溫度查表得物性參數(shù)：管的長度為。10-4 液氨以0.4kg/s的流量流經(jīng)一個直徑2.5厘米長2.5米的光滑管。氨以10流進(jìn)，以38流出，管壁為均勻熱流邊界。計算管壁平均壁溫。解：定性溫度查表得物性參數(shù)：即管壁平均壁溫為10-5 10的水以0.4kg/s的流量在一個直徑2.5厘米長6米的管內(nèi)流動。管壁為均勻熱流條件，管壁平均溫度為50，計算水的出口溫度。解：假設(shè)出口溫度，則定性溫度查表得物性參數(shù)：，重新假設(shè)直到與相符合為止（在允許誤差內(nèi)），經(jīng)過計算得時，誤差小

28、于。水的出口溫度為。10-6 水流在直徑為3毫米，長為30厘米的管道內(nèi)流過，水入口溫度為21，出口水溫為32。水的流動狀態(tài)為層流，若管壁溫度為60，水的質(zhì)量流量是多少。解：定性溫度查表得物性參數(shù)：水的質(zhì)量流量是。10-7 1atm的10空氣橫掠溫度為54、直徑4厘米的圓柱?？諝饬魉贋?5m/s。計算單位長度圓柱對空氣的對流傳熱量。解：定性溫度查表得物性參數(shù)：，選取合適關(guān)聯(lián)式，查得單位長度圓柱對空氣的對流傳熱量為。10-8 一個直徑0.13毫米的導(dǎo)線暴露在溫度為-30、壓力為54kPa的空氣氣流中，空氣流速為230m/s。導(dǎo)線長度12.5毫米。計算保持導(dǎo)線表面溫度為175所需要電功率。解：定性溫

29、度不同氣壓下的物性參數(shù)除了外都用大氣壓下的參數(shù)用下式求解查表計算得物性參數(shù)查表得保持導(dǎo)線表面溫度為175所需要電功率為10-9 計算在下列兩種條件下，溫度為65、直徑為0.025毫米電纜單位長度的散熱量： (1)20、1個大氣壓下的空氣以u=6m/s的速度橫掠電纜；(2)20、u=6m/s的水橫掠電纜。解：（1） 定性溫度 查表得物性參數(shù)： 選取合適關(guān)聯(lián)式，查得 電纜單位長度的散熱量為。（2） 定性溫度 查表得物性參數(shù)： 選取合適關(guān)聯(lián)式，查得 電纜單位長度的散熱量為。10-10 在氣溫為-35北極地區(qū)利用直徑為50厘米的管道運(yùn)輸50的油，很強(qiáng)的北極風(fēng)以13m/s的速度吹過的管子。估算每米管長的

30、熱損失。解：定性溫度查表得物性參數(shù) 每米管長的熱損失為。10-11 3.5MPa，38下的空氣流過由400根外徑1.25cm管組成的錯列管束，管束沿流動方向共20排，管束橫向節(jié)距S1=2.5cm，縱向節(jié)距S2=3.75cm，來流速度為9m/s，由于管內(nèi)有飽和蒸汽凝結(jié)放熱使管壁溫度維持20不變。每根管長1.5m，請計算管束出口處的空氣溫度。10-12 一個大氣壓下溫度為300K的空氣流過一個水平方向和垂直方向各10行的順列管束。單根管子直徑2cm，橫向節(jié)距與縱向節(jié)距均為4cm。如果來流速度為10m/s，若管壁溫度為573K，求空氣與管束間表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及空氣出口溫度。解：假設(shè)空氣出口溫度為則定性溫

31、度查表得物性參數(shù)選取關(guān)聯(lián)式查表得修正系數(shù)誤差為空氣出口溫度為，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為。10-13 利用管束來加熱CO2，150的飽和蒸汽在管內(nèi)表面上凝結(jié)，壓力為3個大氣壓的CO2在管間流過，來流溫度為35，速度為5m/s。管束為順列布置，由100根外徑1.25cm的管子組成，S1=S2=1.875cm。單根管長為60cm。假設(shè)外管壁溫度恒定為150，計算對CO2出口溫度。解：假設(shè)出口溫度，則特征溫度查表得物性參數(shù)誤差在允許范圍內(nèi)，所以CO2出口溫度為69.7自然對流傳熱10-14 6m高的建筑物墻的外表面接受來自太陽的平均輻射熱流密度為1100W/m2。通過墻導(dǎo)入室內(nèi)的熱量為95W/m2，估計強(qiáng)外表面

32、溫度。假設(shè)環(huán)境溫度為20。解：10-15 一電子元件表面可看作為30cm高的正方形垂直平板，原件表面散熱熱流密度各處均勻，總的散熱量為30W。與電子元件接觸的空氣壓力為一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，溫度為20。計算電子元件表面平均傳熱系數(shù)，及平均溫度。解：假設(shè)平均溫度，則平均溫度為。查表得物性參數(shù) 查表得與題中所給誤差較大，重新假設(shè)平均溫度。經(jīng)過計算得，時，在允許誤差范圍內(nèi)。電子元件表面平均傳熱系數(shù)為，平均溫度為。10-16 高1m的垂直平板溫度為49，暴露在21的空氣中，計算每米寬平板的熱損失。解：定性溫度查表得物性參數(shù)選取合適關(guān)聯(lián)式每米寬平板的熱損失為。10-17 表面積為0.3cm2的空調(diào)管道，保持其

33、管外表面溫度為15.6，將其置于27 的室內(nèi)，計算每單位長度管道的吸熱量？解：定性溫度查表得物性參數(shù)選取合適關(guān)聯(lián)式每單位長度管道的吸熱量為。10-18 長1m、寬1m的平板以30°的水平傾角放置于30、1個大氣壓的室內(nèi)。板子吸收的太陽輻射為70W/m2，隨后又通過自然對流的方式將這些熱量散失到環(huán)境中，計算平板的平均溫度是多少？解：設(shè)平板的平均溫度，則定性溫度查表得物性參數(shù)選取合適關(guān)聯(lián)式與輻射熱流密度誤差較大，重新假設(shè)平均溫度計算得時，誤差小于。平板的平均溫度是。凝結(jié)傳熱10-19 一塊豎直80平板，寬為30cm，高為1.2m，暴露在1atm下的飽和水蒸汽中。計算平板與水蒸汽的傳熱量以

34、及每小時所冷卻的水蒸汽質(zhì)量。解：假設(shè)液膜為層流 ，查表得膜平均溫度 查表得核算Re準(zhǔn)則說明假設(shè)液膜為層流成立平板與水蒸汽的傳熱量為，每小時所冷卻的水蒸汽質(zhì)量為。10-20 絕對壓力為690KPa的飽和水蒸汽冷在一水平管道外表面凝結(jié)，管道直徑為2.54cm，管壁溫度為138。求單位管長凝結(jié)傳熱系數(shù)及凝結(jié)液流量。解：假設(shè)液膜為層流，查表得膜平均溫度 查表得核算Re準(zhǔn)則說明假設(shè)液膜為層流成立管長凝結(jié)傳熱系數(shù)為，凝結(jié)液流量為。沸騰傳熱10-21 利用一個底面為30cm×30cm正方形銅鍋在1atm壓力下燒水，鍋底的溫度為119。試計算水與鍋底每小時的傳熱量。解：壁面過熱度，處于核態(tài)沸騰區(qū)。對

35、于水-銅組合。查表得時水和水蒸氣的物性： 水與鍋底每小時的傳熱量。10-22 一直徑為5mm的加熱銅管浸入在1atm壓力下的飽和水中。銅管的過熱度為11。估算單位長度的銅管的散熱量。解：查表得，查表得單位長度的銅管的散熱量為。2112圖12-37習(xí)題12-1附圖（a）（b）12-1 試確定附圖中幾何結(jié)構(gòu)的角系數(shù)X1,2。圖（a）中1為面積為A1的球面，2為面積為無限大的平表面；（b）中1為面積為A1的球表面，2為面積為A2的半球表面，且A2的=2 A1。解：（1）假設(shè)在球的頂面有另一塊無限大平板存在，由對稱性可知，X1,2=0.5。 (2) 假設(shè)球2為整個球，由對稱性可知，X1,2=0.5。圖

36、12-38習(xí)題12-2附圖（a）（b）1m1m1.2m1.2m121m1m1m1m1m2112-2 試確定附圖中幾何結(jié)構(gòu)的角系數(shù)X1,2。圖（a）中1和2是兩個相互平行的平面；圖（b）中1和2是位于兩個相互垂直的平面上。解：(a)查圖9-8得：111.670.83角系數(shù)0.260.17(b)由角系數(shù)性質(zhì)可列出下列關(guān)系： 22112121角系數(shù)0.1250.1080.2360.2112-3 一個儲存低溫液體的容器是由雙層的球形薄壁構(gòu)成，薄壁中間已抽中空。已知內(nèi)、外壁的直徑分別為0.4m和0.5m，表面溫度分別為-50和10，薄壁材料的發(fā)射率為0.3。（1）計算在此情況下該低溫容器的吸熱量；（2）

37、若在該容器的內(nèi)、外壁中間再安裝一薄壁球殼，其發(fā)射率為0.05，其它條件不變，計算此時的吸熱量；（3）再安裝的薄壁球殼其直徑大?。?.4到0.5之間）對吸熱量是否有影響。解：（1） 在此情況下該低溫容器的吸熱量為23.27W/m。（2） 把中間薄球殼表面稱為3，其面向表面1的一側(cè)記為3L，面向表面2的一側(cè)記為3R，則相當(dāng)?shù)妮椛渚W(wǎng)絡(luò)圖如下圖所示。其換熱量為： （3）由于d3的變化會影響A3的大小，所以會對吸熱量有影響。 圖12-39習(xí)題12-4附圖A2,T2, e2 A112-4 附圖是人工黑體模型，若已知空腔的內(nèi)表面積為A2，溫度為T2，其表面的發(fā)射率為2，空腔壁上小孔的面積為A1。試推導(dǎo)小孔表觀發(fā)射率的計算式。表觀發(fā)射率的定義是：小孔在空腔表面溫度下的輻射能與相同面積、相同溫度下的黑體輻射能之比。解：作小孔外的假想包殼面3的漫灰表面，并設(shè)定它的溫度為T3，內(nèi)表面積為A3，發(fā)