傳熱學規(guī)范標準答案第五版章熙民(完整編輯版)

1、緒論Qf 與空氣的對流換熱熱量1.冰雹落體后溶化所需熱量主要是由以下途徑得到:N a JkP1（嘰）X zy / TT/ /2/ X / / /與地面的導熱量注：若直接暴露于陽光下可考慮輻射換熱，否則可忽略不計。夏季：在維持 20 C的室內(nèi)，人體通過與空氣的對流換熱失去熱量，但同時又與外界和內(nèi)墻面通過輻射換熱得到熱量，最終的總失熱量減少。（T外 T內(nèi) ）冬季：在與夏季相似的條件下，一方面人體通過對流換熱失去部分熱量，另一方面又與外界和內(nèi)墻通過輻射換熱失去部分熱量，最終的總失熱量增加。（T外 T內(nèi)）。掛上窗簾布阻斷了與外界的輻射換熱，減少了人體的失熱量。熱對流不等于對流換熱，對流換熱熱對流+熱傳

2、導熱對流為基本傳熱方式，對流換熱為非基本傳熱方式門窗、墻壁、樓板等等。以熱傳導和熱對流的方式。因內(nèi)、外兩間為真空，故其間無導熱和對流傳熱，熱量僅能通過膽壁傳到外界，但夾層兩側(cè)均鍍鋅，其間的系統(tǒng)輻射系數(shù)降低，故能較長時間地保持熱水的溫度。f當真空被破壞掉后，1、2兩側(cè)將存在對流換熱，使其保溫性能變得很差。10 .Rt皿丄丄8.33 10 2m2R A 1211 .12.Ri R1const而為（t）時曲線R3 Rotf1const 直線2-%首先通過對流換熱使爐子內(nèi)壁溫度升高，爐子內(nèi)壁通過熱傳導，使內(nèi)壁溫度生高，內(nèi)壁與空氣夾層通過對流換熱繼續(xù)傳遞熱量，空氣夾層與外壁間再通過熱傳導，這樣使熱量通過

3、空氣夾層。（空氣夾層的厚度對壁爐的保溫性能有影 響，影響 a的大小。）13 .已知:360mm、0.61W(m?K)tf118 C求:tf210 Ch2124%2?k)墻咼2.8m ,寬解：q14.已知:tW1、tW2、h.*181 I0.3610) 145.922h1h2870.61124tw1)tw1tf1h1375417.57 C87Sih2(tW2求:解：Rttf2)tw2tf2h237549.7 C12445.923m、Rt、RA HL2.80.2m、0.2385.73WL 2m、45? K )tw1150 C、tW2285 C45 3 27.40710 4tw1解:q1.217 .

4、即:RtRt已知：dj求：t w、Aqtf4.44445285 15034.444 10285 1507.407 10 450mm、h(tw tf)85djiq10 310 32.5m、10 3 m2?30.42182.3KWtf 85 C、h 73%2?k)、q 5110%2qh5110730.05200 C 求：5.2q.2C1.2q1.2已知:求:155 C2.5 5110q 1.2、tw1tw2100)4q1.2q1.2t224m、500 C、解:h1h2kA83.56h22006.7W16.已知:tw150 C、3.96(竺型)4 1100 10020) 43.96(273 200)

5、4 (273 20)4100 1001690.3 139.21551.1tw220 C、G.23.%?)w2139.2%|21690.3%2h1500%?K)、h28%?K)、t145 Ck h2 85W(m2?K)1mm、398?K)由于管壁相對直徑而言較小，故可將此圓管壁近似為平壁31 1 10500039024 (50045)100 % 85k1 83.56W(m2?k)8510 3912.5KW83.56因為：-=-n h21h2即：水側(cè)對流換熱熱阻及管壁導熱熱阻遠小于燃氣側(cè)對流換熱熱阻，此時前兩個熱阻均可以忽略不記。第一章導熱理論基礎(chǔ)思考題與習題（巳4 ）答案:2已知:求:11 2?

6、K)0.65?K)30.024?K)、40.016W(m?K)解:4 20.6250.65-9-210 3 1.146m2?0.01660.02420.265m k/W由計算可知，Low-e膜雙真空玻璃的導熱熱阻高于中空玻璃，也就是說雙Low-e膜雙真空玻璃的保溫性能要優(yōu)于中空玻璃。t6 .已知:50mm、tbx2、a200 C、2000 C /m 2、45%?K)求：（1）(2)gqv解：（1）dtdxdtdx2bx(2)d2tgqv9 .取如圖所示球坐標,2bxgqv453(2000) 50 10 39 103其為無內(nèi)熱源一維非穩(wěn)態(tài)導熱d2tdx22b 45 (2000) 2 180 10

7、3故有:0,t t。0rR,t-h(t tf)rr4 了10 .解：建立如圖坐標，在x=x位置取dx長度微元體，根據(jù)能量守恒有:Qx dx QQx(1)QxdtdxQx dxA(t 生？dx) dx dxEAEbA4bT (Udx)代入式（1），合并整理得:該問題數(shù)學描寫為:d2tdx20,t ToI dt ,dx0（假設(shè)的）f生dx思考題與習題（P51-53 ）3.解：（1 ）溫度分布為bTe f （真頭的）第二章穩(wěn)態(tài)導熱答案ttw1(設(shè) tw1tw2)其與平壁的材料無關(guān)的根本原因在coust （即常物性假設(shè)），否則t與平壁的材料有關(guān)(2 )由 q魚 知，q與平壁的材料即物性有關(guān)dxtW25

8、.解:有:7.已知:求：Q解:8.已知:ddrRf2 dt(r2-)0drr1,ttw1(設(shè) t w1tw2)tw2rir2twi(twil 4m, h 3m,tw115 C - tw20.255 C ,0.7W/(m k)Ql,h?，可認為該墻為無限大平壁Q F 0.7 (4 3)2F 20m ,0.14m,tw215 C,1.28W/(m k), Q 5.5103W求: tw1解： 由tw1tw29.已知：1240mm, 212QtW2tw167得一無限平壁的穩(wěn)態(tài)導熱15 55血 0.1415 C20 1.28-121213320mm ,10.7W/(m k), 20.58W/(m k)3

9、0.06W /(m k),q20.2q1求：3解：設(shè)兩種情況下的內(nèi)外面墻壁溫度tw1和tw2保持不變,且 tw1 tw210.已知:求:解:11.已知:求:解:由題意知：q1 也丄21 2q21t w1tw2再由:得:tw1q20.2qi ,tw1 tw2450 C,tmq0.0940.2如1 23(二)1 20.094tw20.094tw1q11tw23N24 o.06 鬻0.000125t,tw21.25 104tw120.0941.25 104 址器）50 C,tw2tw2 tw1tw2q1.25 104如型如型23402即有 q 340W / m時有147.4mm90.6mm2q 34

10、0W / m20.1474 m120mm,250mm,tw2由題意知:即有:10.8W/(m30.6W/(mtw1,q23tw2tw1k),250mm,20.12W/(m k)k)tw2 tw1tw121tw2tw1tW2tw1-31tw212313123133325012.已知：tw1 600 C,50tw2如 500mm0.12480 C, tw3 200 C, tw460 C解：由題意知其為多層平壁的穩(wěn)態(tài)導熱t(yī)wi蝕2；盹2tw4故有:tw3tw3 tw4R314.已知:求:q1,解:q。tf10 01)R1tw1tw2600480Rt w1tw460060R2tw2tw3480200R

11、tw1tw460060R3tw3tw420060Rtw1tw4600600.220.520.262mm,0R1R 2140W/(m k),tw1 tw4 tw1 tw2 tw2R3mm,q2,tf 2h2k1q1q13mm,tf175W/(m2 k), h22320W/(m k)0h；70W/(m2q3,k1,k2, k3250313 1075401h1k1 t未變前的5CW/(m2k)60一 5687.2W/m2 丄501丄丄1 h229.96175(250q05692.4132 10 14050twtw,twtw4I ll-Un R.1R2R3R=R+R+R-M !2 X3250 C,tf

12、 60 Ck)tf1a1229.96W/(m2 k)260)5692.4W / m25687.25.2W/m2tf2a22)k23)q3q315.已知：A求：R112329.99W/(m2112113 10h12h27532050k2 t29.99(25060)25698.4W/mq2q。5698.45687.211.2W/m211)36.11W/(m210113 103h10h2754070q2q2k3k3 t36.11(250k)k)60)6860.7W / m2q3qo6860.725687.21173.5W/mq3 ?q2c 35mm,q,，第三種方案的強化換熱效果最好B 130mm，

13、其余尺寸如下圖所示,c 1.53W/(m k), B 0.742W/(m k)解：該空斗墻由對稱性可取虛線部分，成為三個并聯(lián)的部分A2B2A3Ji B3l_一 A?-B廠C2C3R1R 1R、1I 17 1 ,IIR一211 1-R 2-ill,R 211R3R.3R 3RRRA1RB1RdR3, R2RA2 RB2 RC2A1B1 C1A1B1 C12 35 1031.53130 1031.53R30.1307(m2 k)/WR2A2B2 C32血1.53130 10 30.7420.221(m2 k)/WA2B2 C31R1 R22 25.04 10 2(m2 k)/W120.13070.

14、2211)R3216.已知：d1160mm,d2170mm, 158W/(m k) ,230mm, 20.093W/(m k)40mm, 30.17W/(m k),tw1 300 C, tw450 C1, R 2, R 3 ；2) qi ：3) tw2,tw3 .解:1J-_ 1 2d1170 In1.664 58160410 (m k)/Wd2d2d2 2 2d2 2 21In 170 60 0.517(m k)/W20.093170ln 170 60 800.279(m k)/W20.17170 60R22) qi300 503 )由qitw2t w1同理:tw3tw4tw1R1tw230

15、0qi R 3500.517314.1314.117.已知：12,1 , d2m2d1m314.1W/m0.2791.6640.27910 4299.95137.63 C求: q ql解：忽略管壁熱阻d2mlnd0d02 12 1*2 1d06 2 1 2 2d0 2 1-,q（管內(nèi)外壁溫tw1, tw3不變）d1mdQ./丄2Ql R q R亠n2 2J1d0 2d0d0 2 1d01lnd02 12 22 1 *211I d02 12 2-l n -20 厶1d0 2 1由題意知:即：d2m61 Id021-ln -20d0d1md2m2d1mIn* 4 1d0 2 16 4 1d0 2

16、11 -d0 22d0 3(d。(d1m1) d012 2) d0 3 112(d01 ) d01（代入上式）tW1qlq.c 1 .5r-)ln 3 l n RV 1.277ln53R 2ln3即:ql0.783qlqi21.7%即熱損失比原來減小 21.7%。j tW218.已知：d 1mm, R|32.22 10/m,0.15W/(mk)tw1max65 C,tw2 40 C,0.5mm,qi求：I max解:I max Rtw1max tw2 d 2d1219.已知:求:解:I maxdiql整理得:或：RSmax切22d65 402.2210 3lnLA20.151123.7(A)8

17、5mm, d2100mm,0.053W / (m k), tw3R1d224CW/(mk),tw1 18040 C, ql 52.3W/mtW1tW2tw3tR2lntw1tw3丄ln2 2d2 2 2ln2n td2dT亠 l ndF2 n2 d2d22(e1)10022(e0.053(型仝52.324072mm2? R1,故有qltR2tw1 tw3丄 lnd2 2d22 (e1) 72mm20.已知：d10.35mm, 1 3mm, 230mm, r 199.6kJ /kg,tw1(273.15 77.4) Ctw325 C, 20.03W/(m k), 116.3W/(m k),1h求

18、:tWiR入 F1 tW2F2 tw3解:tw3tw1Rf Rf2F1” 1 1 .11、 4n(n rJ 4r2r3)23. 解:或-12d1 (d1 21)=4 1(122 (25 273.15 77.4)1tw3tw1憑21)評2)1 2 2)1111()(16.30.35 0.3560.030.356 0.416102.7WF1Rf2，故有:tw3714rdLdx2x 0,x l,I tw1(-丄)232 (25273.15 77.4) O.。3102.7W102.7 3.6199.6解微分方程可得其通解:溫度分布(略)24.已知:25mm,求:解:tf,qlml0,t1t23mm,3

19、0 C, qx l 018.9tftf(01.85kg/htfmxqec2emxt 1t t 2 f由此得140W/(m k), h75W / (m2 k),t080 C浮1 o.025心金 o.4725chm(l X)(80 30) ch0.472518.9x0 ch (ml)ch (0.4725)44.91ch(0.4725 18.9x)3044.91ch(0.4725 18.9x)25.已知:15mm,l 20mm,48.5W/(m k),tl 84 C, t040 ChU2h 0th(ml) 0th(ml) mLm7518.9一 (80 30)th (0.4725)174.7W /m2

20、CW/(m2 k)求:解:ml戸 0.1248.5 二 10 3 2200t。t fch(ml)tl tfch(ml)tft|Ch(ml) t。ch(ml) 184ch(2)40ch(2) 199.93 Cch(2)3.762226.已知:求:解:0.8mm,lml100%99.93 8499.93100% 15.9%160mm, t060 C,1602016.3W/(m k)，其他條件同25題V16.3 0.8 10 36.27tft|Ch(ml) t0ch(ml) 184ch(6.27)6084.09 Cch(6.27)127.已知:ch(6.27)264.24t100%tf8484094

21、100% o.11%3mm, l 16mm(1)140W/(m k),h 80W / (m2 k)40W/(m k),h 125W/(m2k)解:(1)ml Fl/h2L V L lfLhV l 16th(ml)th(0.312)-0.97fml0.312jhU(2) ml a1/h2LJl1嚴16th(ml)th(0.73)0.853fml0.7328.已知：d1 77mm,d2140 mm,4mm, P1010h60W / (m2 k),t0320 C, tf 75 C求：f求：qi解:丄(d2 dj 31.52Ic1 2 33.5r1 lc 72J 2 80#140 3 10 325mm

22、,50W/(m(r2c G 4 10 3 (72 38.5) 10 31.34 10 4m2pW 二2Ic233.5 10322h 2 f2 6050 1.34 10 40.8210.3120.73k)%r17233.52.15查圖得:0.78每片肋片的散熱量為 Q1Q1f Q0f hF (t0 tf)2 (r2C )fh(t0tf)2 (722 38.52) 10 60.7860 (32075)266.7W每米肋片管的散熱量為:qi nQ (n IQ30.已知:求:解:41 266.7 40 1.48Q2為兩肋片間的表面的散熱量Q2 d1P(t0 tf)77 10325 10l1l223 2

23、.2m ,0.3m,qiS1A,l1 LS2A l2 LS30.54 Lqi31.已知：dH 1.5m,求:ql解:11kW3(32075)1.48W0.56W /(m k),tw1 0 C, tw2 30 CU 10L0.32 2 L 7.33L0.3l1,l2 15l1Q (2S1 2S2 4S3) tLt tw1tw2(2 10 2 7.33 4 0.54) 0.56618.6W/m165mm,tw1 90 C,1.05W/(m k),tw2(30 0)tW220W/(m2 k)入1tW1dr,H 3r2 lS l (2H,ln()rQ s t q r T2,2H tln()r32.已知

24、:l1l2求:解:33.已知:求：tc解：由再由tcRcInMA (90 6)154.2W/m0.165/20.5220.52m , H 0.42m,0.023W / (m k),tw1 30 Ctw2S314 C ,34Wl1 H .,l1l20.54H ,S4(Si 4S2l 4l1H Q3.62 10 2m5mm, 2.542.54 m, P2Rc第三章非穩(wěn)態(tài)導熱RctcRc0.54l14S4)4S40.52 0.524 0.52 0.42340.023 (3014)36.2mmm, P 2MPa,2MPa，查表得,tt3t1tc t2A t2B40.88 10亍粘 o.88 1045.

25、已知：d 0.15mm,Cp 420J / (kg k),h2126W/(m2 k)Rc8080 C,0.88l2 !ji1111111二一:- -一-HQ底=0l 14 0.54 0.42 4 0.54 0.52180W/(m k)1042(m k)/W打t1t1t 2b t 311t 2AtxRc2Bt349 C8400kg/m3,58W/(m2 k)X求:01，023解：01CpVh1F4Cp3hl43d2d2Cp8400 420 0.152 3 5810 31.52(s)同理:02dCp 23h28400420 0.152 3 12610 30.7(s)7.已知：d30.5mm,893

26、0kg / m ,cp400J /(kg k),t025 C, tf 120 C求:,t解:8.已知:求:解:Q Biv95W/(m2k), 1%,022W/(m k)(康銅)t tft tft0 tfhF0.01hR1%(t。 tf)12095 0.5 10 30.01 (25 120)119.05 C2 3 223.6 10故滿足集總參數(shù)法的求解條件，有:-eBE00.1M-30.1hF3mm, F 1a 12.7 10 61m2,m2h30QBiv 顯一/s, t18930 400 0.5 10395 239W/(m2 k),50 C33-10 32 0.98 10348.5滿足集總參數(shù)

27、法的求解條件，故有:hF一 e0ln(1 10 2)14.43s48.5W/(m k),10.1M 丄 0.1t0300 C, tf 20 C,丄ln haF 0348.5 1 -210 3.50 20 “c -6 ln 328s39 12.7 10 6 1300 2010.已知：t080 C, d 20mm,tf 20 C,u 12m / s, 5min, t 34 C求：h8954kg/m3,cp 383.1J /(kgk),386W/(m k)hF解：假設(shè)可使用集總參數(shù)法,11.已知:求:解:12.已知:求:hVBiv hl8954 383.12025 60383.2 20 102 16

28、2 386.滿足集總參數(shù)法的計算，上述假設(shè)成立。A 2 B, A出50%0QBiA1查表得：FOa即:tmB CpAmBCp B ,tA tB ,t f , hABiA1,mA0.50.24aA A2AaB B2B12b c 0.50.50.5m3,t030 C,tf0.063m2/h,h 80W/(m252180 0.5210 31034 202ln83.2W/(m k)80 2010hBmB2230.1M48min800 C,k), 30min2.612 min52W/(m k)解:Bi1 h13.已知:缺少14已知:X3求:解:匚aFo 對于正六面體有:tmtf0.3m x4Bi 12.

29、6,tf40mm, a240W/(mtm 1(tf0.063 30 60 cu20.53600 0.252tftmtft0平板Fo0.5查圖有:平板0.9800(80030)0.93239 C0 平板5 10k),-40 C、tw 20tw)30 C7m2 / s,4W/(m k),t025 C, tf 1260 CC、 u0.8 嘆、丨 0.45m、Rec5 105、x10.1m、x20.2m、按 tm 30 C 查表得：Pr 5.42、0.618k)、V8.05 10 7 嘆由 Rex得X10.1mRex9.94104X20.2mRex1.99105Rec均為層流x40.45mRex 4.

30、47105x 0.332 PrRex%X10.1m1136.3X20.2 m803.9X30.3m655.8X40.45m535.52.980.3mX3Rex105k)2 x圖略15.已知：I0.3m、u0.9 嘆、tf 25 C求：max、ul(y)解：由tf25 C查表得 v 9.055 10 7 mRe I0.3 0.99.055 10 72.98 105 Recmaxui(y)4.64I4.64J2.98 1050.32.5510 3ml(y)1(丄)3max 2 max0.9(l5Fy)3ul(y)529.4y2.71 107y3圖略18已知:u 10嘆、tf 80 C、tw30 C

31、、 l0.8m、Rec5 105、 b 1m求:Xc、解：tm55 C按tm 55 C查表得:v 1.846 10 50.697、2.865k)10 2RecXcRecV 5 105 1.864 10Xc18已知:解:100.923m全板長均為層流0.664 Re/ Pr% ICM, 2.865 10 20.664 0.8(10 0.8 嚴1.846 10 50.697%13.92 k)13.9 1 0.8- 層流由動量積分方程有:(80dx30)556w求:0uu u(1 )dy u ud 一 u dx(10 式右式左i u)dy2y06 &dU u dyddxconst即有:dx兩邊積分有

32、:dx212x Re：2Re16.已知:by2cy ,twtf求:解：由邊界層特點知tf得：c 0 、 at(tw(b 2cy)17.略70 rdr ，Q18.略1 1T 0 xdx , Q19.略dttw tf dyy20.已知：F23m、I1 1m、t w1x0yr0F t0140 C、tfl70 C、u2F ttfdt dyt wtw t ftf230 C、u 150mS、Q115000w、I25m、tw220 C、求:解:tm1tm2知12(tf2twjtw2)1-(14021-(202830)85C70)45 C按t m1 tm2查表得:1知:得:而:PriPr2有:0.691、0.

33、6985、Re1Re2Rei = Re?, PriNu1Nu2U 1I1Viu 2I2V2Pr2 ,3.092.85010 210 212.16 10 58.08 5Nu1l2Q1F1 t 1l2F1Qt110 23.09 1023.821.22.已知：da求:解:(1)Va再: Um/ u ma有：U mbk)、V1 2.1610 5 嘆%m k)、v2 g 1052.31 1061.746 10 52.31 106且?guī)缀蜗嗨?1l2 1150008.24 W 23(140 30)/(m k)16mm， db 30mm， Ga 2Gb，ta tb(1 )是否相似(2 )如何相似taVb，Ga

34、tb，且為同類流體pa pbr2a 7d2Gb2db db4umad a得:ReaRebVaUmbdbUma d adbUmbdadb21即:Rea知:VbReb兩者流態(tài)不相似(2 )若要相似，需ReaReb即:坐1RebU ma dau mbdb而: GadbUmbGbd；，帶入上式有:GaGbdbd2da 16G? db 30815即：要使兩者相似，兩者的質(zhì)量流量之比應(yīng)為 第六章單相流體對流換熱及準則關(guān)聯(lián)式 1、( 1 )、不同。夏季一一熱面朝下，冬季一一冷面朝下(相當于熱面朝上)(2)、不同。流動情況及物性不同。(3)、有影響，高度為其定型尺寸。(4)、在相同流速下，d大7 Re大7 大

35、(Re 呃)在相同流量下，d大7 Re小(U)d23、不可以，其不滿足邊界層類型換熱問題所具備的4個特征。2m,tw 200oC16.已知：tf1 10oC,G 0.045kg/ s, d 51mm,l求：,tf2解：l/d?10，滿足管長條件設(shè):tf2110oCtw則:tmt tItIItIn190 90o77；;133.8oC,190ln90-ttf2tftwtm200133.8 66.2oC按t f查表有:f 19.62106m2/s, Prf 0.695,Cpf1.0075kJ/(kg K),f 1.041kg/亠Ref umd 護f4d ft f2f 0.023Re0.8 Pr0.4

36、22.937 10 CCCC 廠 0.023 51 10 3GCp f(tf2 tf1)tf1小tf)10相比較知:tf12.937 10 2W/(m K)20.41 10 6N0.04545110320.41106(5.5 104)0.8 (0.695)0.471W/(m2dl(tw tf)307045511.0075 103 (200 133.8) 43.22OCs/m25.5 104K)tf2 tf2，故原假設(shè)不合理，重新假設(shè)：tf 70OC，重復(fù)上述步驟，直至tf2 t f2，符合計算精度要求，結(jié)杲略。(t f 85 C)17.已知：d12.6mm,um 1.8m/s,tw 80oC,tf1 28oC,tf2 34oC,l /d 20求:解：g 1.13 280 34tf12(tf1 tf2)31oC按tf31oC查表得:0.62W/(m K), f 7.9 10 7m2/s,P5.31RefUmd1.8 12.6 10 37.9 10 7管內(nèi)流動處于旺盛紊流(1 )按迪圖斯-貝爾特公式計算NUf 0.023Ref.8 P/twNuf 0.023 (2.87 d(2 )按西得-塔特公式計算:NUf0.027 Re；8 Pr3Nuf 0.027 d9545W/(m2 K)2.87104)0.80.14f18.已知：tw求：d, l解：由q104 1 104(2.87 1