熱工基礎(chǔ)張學(xué)學(xué) 高教課后答案 第八章-第九章

第八章習(xí)題8-1.一大平板，高3m，寬2m，厚0.02m，導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m·K)，兩側(cè)表面溫度分別為℃、℃，試求該板的熱阻、熱流量、熱流密度。解：解：由傅立葉導(dǎo)熱定律：熱阻m熱流量熱流密度8-2.空氣在一根內(nèi)徑50mm，長(zhǎng)2.5m的管子內(nèi)流動(dòng)并被加熱，已知空氣平均溫度為80℃，管內(nèi)對(duì)流換熱的W/(m2·K)W/m2，試求管壁溫度及熱流量。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為，熱流密度為解：由牛頓冷卻公式：得到8-3.一單層玻璃窗，高1.2m，寬1m，玻璃厚0.3mm，玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為W/(m·K)，室內(nèi)外的空氣W/(m2·K)和溫度分別為20℃和5℃，室內(nèi)外空氣與玻璃窗之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為W/(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(duì)流換熱熱阻。解：對(duì)流換熱計(jì)算公式：導(dǎo)熱熱阻為：內(nèi)側(cè)對(duì)流換熱熱阻為：外側(cè)對(duì)流換熱熱阻為：8-4.如果采用雙層玻璃窗，玻璃窗的大小、玻璃的厚度及室內(nèi)外的對(duì)流換熱條件與1-3題相同，雙層玻璃間的空氣夾層厚度為5mm，夾層中的空氣完全靜止，空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為W/(m·K)。試求玻璃窗的散熱損失及空氣夾層的導(dǎo)熱熱阻。解：對(duì)流換熱計(jì)算公式：空氣夾層的導(dǎo)熱熱阻為：8-5.有一厚度為400mm的房屋外墻，熱導(dǎo)率為W/(m·K)。冬季室內(nèi)空氣溫度為℃，和墻內(nèi)壁面之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為W/(m2·K)。室外空氣溫度為-10℃，和外墻之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為W/(m2·K)。如果不考慮熱輻射，試求通過墻壁的傳熱系數(shù)、單位面積的傳熱量和內(nèi)、外壁面溫度。解：傳熱系數(shù)熱流通量為：由得到：8-6.如果冬季室外為大風(fēng)天氣，室外空氣和外墻之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為W/(m2·K)，其它條件和題1-5相同，并假設(shè)室內(nèi)空氣只通過外墻與室外有熱量交換，試問：要保持室內(nèi)空氣溫度不變，需要多大功率的電暖氣?解：傳熱系數(shù)熱流通量為：為了維持室內(nèi)溫度不變。必須保證電暖氣的散熱量等于通過墻壁的換熱量，所以電暖氣的功率為第九章9-1一冷庫(kù)的墻由內(nèi)向外由鋼板、礦渣綿和石棉板三層材料構(gòu)成，各層的厚度分別為0.8mm、150mm和10mm，熱導(dǎo)率分別為45W/(mK)、0.07W/(mK)和0.1W/(mK)。冷庫(kù)內(nèi)、外氣溫分別為-2C和30C，冷庫(kù)內(nèi)、外壁面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為2W/(m2K)和3W/(m2K)。為了維持冷庫(kù)內(nèi)溫度恒定，試確定制冷設(shè)備每小時(shí)需要從冷庫(kù)內(nèi)取走的熱量。解:根據(jù)多層復(fù)壁及對(duì)流換熱計(jì)算公式:所以為了維持冷庫(kù)內(nèi)溫度恒定，需要從冷庫(kù)內(nèi)每小時(shí)取走的熱量為：9-2爐墻由一層耐火磚和一層紅磚構(gòu)成，厚度都為250mm，熱導(dǎo)率分別為0.6W/(mK)和0.4W/(mK)，爐墻內(nèi)外壁面溫度分別維持700C和80C不變。（1）試求通過爐墻的熱流密度；（2）如果用熱導(dǎo)率為0.076W/(mK)的珍珠巖混凝土保溫層代替紅磚層并保持通過爐墻的熱流密度及其它條件不變，試確定該保溫層的厚度。解：根據(jù)多層復(fù)壁導(dǎo)熱計(jì)算公式:由得到：9-3有一爐墻，厚度為20cm，墻體材料的熱導(dǎo)率為1.3W/(mK)，為使散熱損失不超過1500W/m2,緊貼墻外壁面加一層熱導(dǎo)率為0.1W/(mK)的保溫層。已知復(fù)合墻壁內(nèi)外兩側(cè)壁面溫度分別為800C和50C，試確定保溫層的厚度。解：根據(jù)多層復(fù)壁導(dǎo)熱計(jì)算公式:得到：9-4圖2-43為比較法測(cè)量材料熱導(dǎo)率的裝置示意圖。標(biāo)準(zhǔn)試件的厚度mm，熱導(dǎo)率W/(mK)；待測(cè)試件的厚度mm。試件邊緣絕熱良好。穩(wěn)態(tài)時(shí)測(cè)得壁面溫度C、C、C。忽略試件邊緣的散熱損失。試求待測(cè)試件的熱導(dǎo)率。解：根據(jù)題意：得到：9-5有一3層平壁，各層材料熱導(dǎo)率分別為常數(shù)。已測(cè)得壁面溫度C、C、C及C。試比較各層導(dǎo)熱熱阻的大小并繪出壁內(nèi)溫度分布示意圖。解：根據(jù)題意：得到：即9-6熱電廠有一外徑為100mm的過熱蒸汽管道（鋼管），用熱導(dǎo)率為W/(mK)的玻璃綿保溫。已知鋼管外壁面溫度為400C，要求保溫層外壁面溫度不超過50C，并且每米長(zhǎng)管道的散熱損失要小于160W，試確定保溫層的厚度。解：根據(jù)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算公式：解得所以保溫層厚度為9-7某過熱蒸汽管道的內(nèi)、外直徑分別為150mm和160mm，管壁材料的熱導(dǎo)率為45W/(mK)。管道外包兩層保溫材料：第一層厚度為40mm，熱導(dǎo)率為0.1W/(mK)；第二層厚度為50mm，熱導(dǎo)率為0.16W/(mK)。蒸汽管道內(nèi)壁面溫度為400C，保溫層外壁面溫度為50C。試求：（1）各層導(dǎo)熱熱阻；（2）每米長(zhǎng)蒸汽管道的散熱損失；（3）各層間的接觸面溫度。解：根據(jù)圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算公式：由得到：9-8有一直徑為d、長(zhǎng)度為l的細(xì)長(zhǎng)金屬圓桿，其材料熱導(dǎo)率為常數(shù)，圓