传热学考试.

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1、2-19 一直径为30mm，壁温为100的管子向温度为20的环境放热，热损失率为100W/m。为把热损失减少到50W/m，有两种材料可以同时被应用。材料A的导热系数为0.5，可利用度为3.14；材料B的导热系数为0.1，可利用度为4.0。试分析如何敷设这两种材料才能达到上述要求。假设敷设这两种材料后，外表面与环境间的表面传热系数与原来一样。解：根据题意有： ，解得 h13.2696按题意有：将导热系数大的放在内侧， ，m解方程组得： ，2-57一摩托车汽缸用铝合金制成，外径为60，高170，导热系数=180W/(mK)。为增强散热，汽缸外壁上敷设了等厚度的铝合金环肋10片，肋厚3，肋高25。设

2、摩托车在奔驰过程中表面传热系数为50W/(K)，空气温度为28，汽缸外壁温度保持为220。试分析增加了肋片后汽缸散热量是原来的多少倍？解：查图2-20得到假设在肋基温度下的散热量实际散热量为实际十片的散热量为没有添加肋片的散热量增加了散热片后的气缸散热量为原来的倍数3 30 火箭发动机的喷管在起动过程中受到的高温燃气加热，受材料的限制其局部壁温不得大于1 500 K.为延长运行时间在喷管内壁喷涂了一层厚10mm的陶瓷，其物性参数为，。试对此情况下喷管能承受的运行时间作一保守的估计。设内表面与高温燃气间的表面传热系数为，喷管的初始温度。解：一种保守的估计方法是假定喷管壁面是绝热的，则相当于厚为2

3、1的平板，61 、在一台缩小成为实物1/8的模型中，用200C的空气来模拟实物中平均温度为2000C空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s，问模型中的流速应为若干？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m2K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？ 617、已知：一台100MW的发电机采用氢气冷却，氢气初始温度为27，离开发电机时为88，氢气为。发电机效率为98.5%。氢气出发电机后进入一正方形截面的管道。 求：若要在管道中维持,其截面积应为多大？ 解：发电机中的发热量为 这些热量被氢气吸收并从27上升到88，

4、由此可定氢的流量G：。设正方形管道的边长为L，则有，其中:。6-34、已知：可以把人看成是高1.75m、直径为0.35m的圆柱体。表面温度为31，一个马拉松运动员在2.5h内跑完全程（41842.8m），空气是静止的，温度为15。不计柱体两端面的散热，不计出汗散失的部分。 求：此运动员跑完全程后的散热量。 解：平均速度，定性温度，空气的物性为：， ，按表5-5.有： ， , 在两个半小时内共散热6-50、已知：一直径为25mm的金属球壳，其内置有电热器，该球被悬吊于温度为20的盛水的容器中，特征长度为球的外径，定性温度为。求：为使球体表面温度维持在65，电加热功率为多大？解： 6-63、已知：

5、尺寸为的芯片水平地置于一机箱的底面上。设机箱内空气温度为，芯片的散热量为0.23W。设芯片周围物体不影响其自然对流运动。求：（1）当散热方式仅有自然对流时芯片的表面温度。（2）如果考虑辐射换热的作用，则对芯片表面温度有什么影响，并分析此时应该怎样确定芯片的表面温度。解：（1），设， ， ， （2）计及辐射，温度要下降，设，则： 自然对流的，, ， ， 。与设定值80相差甚小，作为一种改进可取。本题中的值低于表5-13中推荐公式的适用范围，因而只是一种近似的计算。6-66、已知：一烟管内通以高温烟气（平均烟气温度为800K）以加热管外的水。烟管内径d=20mm，烟气的质量流量为0.01kg/s，

6、烟管的壁温为340K，烟气压力为。辐射换热忽略。 求：烟气与水之间单位长度上的换热量。有人提出，为了强化换热，在烟管中插入一根对角线长为20mm的正方形柱体，试定量确认这一方法是否可行。 解：（1）800K时烟气， ， ， 。（2）加入插入物后，仍以Dittus-Boelter公式来计算：， 所以传热大为强化，但阻力亦增加，注意插入物的作用在于增加了流速，但经不起肋片作用，因为管外侧才是换热面积。6-68、已知：一冰块厚20mm，高、宽各为300mm，温度为0，竖直地置于25大房间的静止空气中，冰的融化热为333.3kJ/kg，发射率为0.95。求：两小时内冰块融化的水的质量。解：设两小时内冰

7、块形状不予考虑，,。冰的溶解热为333.3kJ/kg,故熔化掉的水为：。总的熔化量为。9-45、已知：用裸露的热电偶测定圆管气流的温度，热电偶的指示值为170。管壁温度90，气流对热节点的对流换热系数为50W/（m2K），热节点表面发射率为0.6。求：气流的真实温度及测温误差。解：， ，测温误差：。10-13、一台12型壳管式换热用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动，流量为3kg/s；热油入口温度为600C，。试计算：（1） 油的流量；（2） 所传騠递热量；（3） 所需的传热面积。 10-16、已知：某工厂为了利用废气来加热生活用水，自制了一台简易的壳管换热器，烟气内径为30mm的钢管内流动

8、，流速为30m/s，入口温度为200，出口温度取为100。冷水在管束与外壳之间的空间内与烟气逆向的流动，要求把它从入口处的20加热到50.烟气物可按附录中标准烟气的物性值查取。水侧的表面传热系数远大于与烟气侧的表面传热系数，烟气的辐射换热可略而不及。求：估算所需的直管长度。解：因为水侧换热系数远大于烟气侧之值，因而管壁的平均温度可取为水的平均温度，即对于烟气：， ，采用式（5-54）来估算，则 ，由对流换热公式：所以。10-27、已知：一台逆流式换热器刚投入工作时在下列参数下运行：， ，=2500W/K,K=800.运行一年后发现，在、及、保持不变的情形下，冷流体只能被加热到162，而热流体的

9、出口温度则高于300。 求：此情况下的污垢热阻及热流体的出口温度。 解：不结垢时， , . 结垢后，。 又 ， 。10-35、已知：在室温为20 oC的房间内，横穿过一根高温管道。管道外径为90mm，外包两层绝热材料。第一次为厚90mm的B级硅藻土制品，第二层为厚30mm的粉煤灰泡沫转，外面再用很薄的石棉纸包裹。设石棉纸外壁温度为60 oC。求：第二层绝热材料的最高温度是否在允许的范围以内?解：为了确定界面温度需要计算单位长度上的散热量。外表面上的散热由自然对流以及辐射两种方式组成，空气物性=0.0276W/(mK),v=16.9610 l-6m2/s,Pr=0.699,单位长度上的散热量为确

10、定界面温度，需先设置界面温度为以确定导热系数。设界面温度为170oC。则界面温度为115.8+60=175.8oC，与假定相差6 oC，重新设界面温度为170 oC。则与假定的175 oC十分相近，可见界面温度没有超过允许值。10-49、已知：用直径为13mm的不锈钢管做水平管外的自然对流换热试验。在不锈钢管两端通电加热，电阻为4/m。使钢管表面温度不超过3000C，（1）不锈钢管置于20 0C的静止空气中；（2）不锈钢管置于高压水中，水饱和温度超过300 0C。不锈钢管表面发射率可按氧化后的钢处理。求：上面两种情况下不锈钢管所能的允许的最大电流。解：（1）不锈钢管允许的最大电流所产生的热量等

11、于=300 0C时的自然对流散热及辐射散热之和（2）置于水中时，电流所产生的热量等于自然对流散热量，160 oC时，10-54、一安置在室外的变压器必须向环境散失350W的热量。在夏天，室外气温可高达308K。设变压器的散热量可以看成是高1m、直径为0.5m的圆柱体侧面与顶面的散热。太阳的平均照射热流密度为700W/m2。外壳涂漆，对太阳能的吸热比为0.2。由于变压器四周尚有其他杂物，环境的辐射可近似地看成为环境温度下的黑体辐射。试估算夏天最高气温时的平均外壳温度。解：先假设外壳平均温度为，侧面对流散热：，。按表（5-12），；顶面圆盖热表面特性尺度取0.9d，则，。按表（5-12），辐射换热，。实际应散出的热量为。相差大于4，重设空气的物性变化可以忽略而不考虑，则，的差别小于1%，故。