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  • 14级传热学习题汇总(小修改)(修复的) - 下载本文

    青海11选五怎么中奖 www.skw3.com 1-1一大平板,高3m、宽2m、厚0.02m,导热系数为45 W/(m·K),两侧表面温度分别为t1=100℃、t2=50℃,试求该平板的热阻、热流量、热流密度。李庆宇

    解:由傅里叶导热定律有: 热阻:

    热流量:

    热流密度:

    1-2 一间地下室的混凝土地面的长和宽分别为11m和8m,厚为0.2m。在冬季,上下表面的标称温度分别为17℃和10℃。如果混凝土的热导率为1.4 W/(m·K),通过地面的热损失率是多少?如果采用效率为ηf = 0.90的燃气炉对地下室供暖,且天然气的价格为Cg = $0.01/MJ,每天由热损失造成的费用是多少? 钟超

    解: 热损失率

    /0.2

    费用 Y

    $

    1-3 空气在一根内径50mm,长2.5m的管子内流动并被加热,已知空气平均温度为80℃,管内对流传热的表面传热系数为h = 70W/(m2·K),热流密度为q = 5000W/m2,试求管壁温度及热流量。曾广成

    解:由牛顿冷却公式得管壁温度为:

    热流量为:

    1-4 受迫流动的空气流过室内加热设备的一个对流换热器,产生的表面传热系数h = 1135.59 W/(m2·K),换热器表面温度可认为是常数,为65.6℃,空气温度为18.3℃。若要求的加热功率为8790W,试求所需换热器的换热面积。张德金

    解:根据对流换热公式Q?h*A*?t,其中表面传热系数h = 1135.59 W/(m2·K),

    ?t?65.6?18.3?47.3?C,Q?8790W,则A?0.164m2。

    1

    1-5 一电炉丝,温度为847℃,长1.5m,直径为2mm,表面发射率为0.95。试计算电炉丝的辐射功率。刘伟强

    解: 实际物体的辐射力可以表示为 :

    E=εζT4=εC0(T/100)4,其中ε表示实际物体表面发射率,C0:黑体辐射系数,T:物体热力学温度;

    电炉丝表面辐射面积S: S=2πr2+πdL 辐射功率P=ES 代入相关数据得到P=799.3543 w/s

    1-6 夏天,停放的汽车其表面的温度通常平均达40~50℃。设为45℃,表面发射率为0.90,求车子顶面单位面积发射的辐射功率。袁丰波

    解:由题意得

    ???E Eb?E?Eb???T4??5.67?10?8(45?273)4?0.9?521.8W/m2

    1-7 某锅炉炉墙,内层是厚7.5cm、λ = 1.10W/(m·K)的耐火砖,外层是厚0.64cm、λ = 39W/(m·K)的钢板,且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为1.9cm的螺栓[λ = 39W/(m·K)]。假定炉墙内、外表面温度均匀,内表面温度为920K,炉外是300K的空气,炉墙外表面的表面传热系数为68 W/(m2 ·K),求炉墙的总热阻和热流密度。蒋翼

    解:由题知:

    炉墙内表面温度tw1?920K

    户外空气温度tw2?300K

    以单位面积炉墙为研究对象, 18个螺栓的总表面积:

    11A'?18??d2?18????(1.9?10?2)2?5.1?10?3m2

    44除去螺栓后的内外层炉墙的表面积:

    A''?1?A'?1?5.1?10?3?0.9949m2

    18个螺栓的热阻:

    R'??1??20.075?0.00064??0.38K/W ?A'39?5.1?10?3除去螺栓后的内外层炉墙的热阻: R''??1?0.0750.00064?2???0.0685K/W ?1A''?2A''1.1?0.994939?0.9949R总?R'R''0.38?0.0685??0.058K/W

    R'?R''0.38?0.06852

    此时两个热阻为并联,所以总热阻:

    故热流量为

    ??tw1?tw2920?300??10689.7W R总0.058??10689.7W/m2A

    所以,热流密度为

    q?1-8 有一厚度为δ = 400mm的房屋外墙,热导率为λ = 0.5W/(m·K)。冬季室内空气温度

    为t1 = 20℃,和墙内壁面之间对流传热的表面传热系数为h1 = 4 W/(m2 ·K)。室外空气温度为t2 = -10℃,和外墙之间对流传热的表面传热系数为h2 = 6W/(m2 ·K)。如果不考虑热辐射,试求通过墙壁的传热系数、单位面积的传热量和内、外壁面温度。肖龙

    k?解:墙壁传热系数:

    11??0.82111R? ??h1(?/?)h2单位面积传热量: 由:

    q?k?t?0.82?[20?(?10)]?24.66(w/m2)

    q?h1(tair,room?tw,inner)?h2(tair,out?tw,outside)可得:

    tw,outside?tair,out?q/h2?~?~??5.9℃

    tw,inner?13.8℃。

    1-9 一双层玻璃窗,宽1.1m、高1.2m、厚3mm,导热系数为1.05W/(m ·K);中间空气

    -2

    层厚5mm,设空气隙仅起导热作用,导热系数为2.60×10 W/(m ·K)。室内空气温度为25℃,表面传热系数为20 W/(m2 ·K);室外温度为-10℃,表面传热系数为15 W/(m2 ·K)。试计算通过双层玻璃窗的散热量,并与单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。(李作东)

    解:双层玻璃窗时,由给定条件可知,这是一个稳态热传过程, 室内空气与内层玻璃窗外壁面之间的对流传热:??h1A?tf1?tw1?; 内层玻璃窗壁的导热:???1A?tw1?tw2?/?1; 中间空气层的导热:???2A?tw2?tw3?/?2; 外层玻璃窗壁的导热:???1A?tw3?tw4?/?1;

    外层玻璃窗外壁面与室外空气件的对流传热:??h2A?tw4?tf2?/?1; 式中:

    h1=20W/(m2?K),A?1.1?1.2m2,tf1?25℃,?1?1.05W/(m2?K),?1?0.003m,?2?2.60?10?2W/?m ·K?,?2?0.005m,h2?15 W/(m2?K),tf2?-10℃热阻Rk?Rh1?R?1?R?2?R?1?Rh2?

    2??11?1?2??0.2384K/W, Ah1A?1A?2Ah23

    所以散热量??tf1?tf2?146.8118W Rk单层玻璃时,热阻Rk?Rh1?R?1?Rh2??11?1??0.095K/W Ah1A?1Ah2所以散热量??tf1?tf2?386.5339W Rk比较可知,双层玻璃比单层玻璃散热量减少了许多。

    1-10 夏天,阳光照耀在一厚为44mm的用层压板制成的木门外表面上,用热流计测得木门内表面的热流密度为15W/m2;外表面温度为40℃,内表面温度为30℃。试估算此木门在厚度方向上的导热系数。 (池宝涛) 解:

    q??

    ?t?

    ??

    1-11 用均匀地绕在圆管外表面上的电阻带做加热元件,以进行管内流体对流传热试验,如附图所示。用功率表测得外表面加热的热流密度为3500W/m2;用热电偶测得某一截面上的空气温度为45℃,内管壁温度为80℃。设热量沿径向传递,外表面绝热良好,试计算所讨论截面上的局部表面传热系数。圆管的外径为36mm,壁厚为2mm??坠?

    2解:由题意 3500W/m?2?Rl?h?2?rl?(80℃-45℃)

    q?15?0.044??0.06W6?t40?30m/(K.) 又 r=R??=(18-2)mm=16mm

    习题11附图 ?h?112.5 W/(m.K)

    1-12 半径为0.5m的球状航天器在太空中飞行,其表面发射率为0.8。航天器

    内电子元件的散热量总共为175W。假设航天器没有从宇宙空间接受到任何辐射能,试估算其外表面的平均温度。周旭

    解:电子元件的发热量=航天器的辐射散热量,即;

    24

    ,所以得到:T= =187K.

    T 为黑体的热力学温度,K;

    ζ 为斯忒藩-玻耳兹曼常量,黑体辐射常数,自然常数,5.67×10-8W/(m2·K); A 为辐射表面积,m2; ε 称为该物体的发射率。

    1-13 有—台气体冷却器,气侧表面传热系数hl=95W/(m2·K),壁面厚δ=2.5mm,λ=46.5W/(m?K),水侧表面传热系数h2=5800W/(m2·K)。设传热壁可以看作平壁,试计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出,为了强化这一传热过程,应首先从哪一个环节着手?如果气侧结了一层厚为2mm的灰,λ=0.116W/(m·K),水侧结了一层

    4

    厚为1mm的水垢,λ= 1.15W/(m?K),其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少? 李通

    解:由题意得

    R1?1?0.010526h1,

    R2?R3???5.376?10?5, ?1?1.724?10?4, h2所以,总传热系数,k?1?94.7W/(m2K)

    11???h1h2?应该先强化气体侧表面传热。

    K?11?1?2?31????h1?1?2?3h2?1?34.6W/(m2K)10.0020.00250.0011????950.11646.51.155800

    1-14 附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成,空腔内抽成真空,且空腔的厚度远小

    于其高度与宽度,其余已知条件如图示。表面2是厚δ=0.1m的平板的一侧面,其另一侧表面3被高温流体加热,平板的导热系数λ=17.5W/(m?K)。试问在稳态工况下表面3的温度tw3为多少?(刘建平)

    解:在稳态工况下因为

    ?Atw3?tw2

    =132.67℃

    习题14附图

    1-15 一个储存水果的房间的墙用软木板做成,厚为200mm,其中一面墙的高与宽各为3m及6m。冬天,设室内温度为2℃,室外力-10 ℃,室内墙壁与外境之间的表面传热系数为6W/(m2·K),室外刮强风时的表面传热系数为60 W/(m2·K),软木的导热系数λ=0.044W/(m?K),试计算通过这面墙所散失的热量,并讨论室外风力减弱对墙散热量的影响(提示:可以取室外的表面传热系数值为原来的三分之一或四分之一来估算)。肖泽亮

    解:依题意可得:

    ?tw3?Tw24?Tw14??tw2?

    ?????ATw2?Tw1?44?

    ??2???10??T?W?45.68W 11?110.2????hN1AAhwA?6?3?63?6?603?6?0.044而当室外风力减弱时,取室外的表面传热系数值为原来的三分之一,即20 W/(m2·K),则

    5





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