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1、 1 第一章： 1-3 一大平板，高一大平板，高 2.5 m，宽，宽 2 m，厚，厚 0.03m，导热系数为，导热系数为 45 W/(m K)，两侧表 面温度分别为 ，两侧表 面温度分别为 t1 = 100 ， t2 = 80 ，试求该板的热阻、热流量、热流密度。，试求该板的热阻、热流量、热流密度。 解: WK A R/103 . 1 4525 . 2 03. 0 4 KW t A150 03. 0 80100 25 . 245 2 3 /30 25 . 2 10150 mKW A q 1-6 一单层玻璃窗， 高一单层玻璃窗， 高 1.2m， 宽， 宽 1.5 m， 玻璃厚， 玻璃厚 0.3
2、mm， 玻璃导热系数为 ， 玻璃导热系数为 = 1.05 W/(m K)，室内外的空气温度分别为，室内外的空气温度分别为 20 和和 5 ，室内外空气与玻璃窗之间对 流换热的表面传热系数分别为 ，室内外空气与玻璃窗之间对 流换热的表面传热系数分别为 h1 = 5.5 W/(m2 K) 和和 h2 = 20 W/(m2 K)，试求玻 璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 ，试求玻 璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。 解： 2 21 21 /63 20 1 5 . 0 003 . 0 5 . 5 1 520 11 mW hh tt q ff WqAQ5 .113
3、WK A R/103 . 3 5 . 05 . 12 . 1 003. 0 3 WK Ah /101. 0 5 . 55 . 12 . 1 11 1 WK Ah /108 .27 205 . 12 . 1 11 3 2 1-16 附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚 度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面 附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，孔腔内抽成真空，且空腔的厚 度远小于其高度与宽度。其余已知条件如图。表面 2 是厚是厚=0.1 m 的平板的一 侧面， 其另一侧表面 的平板的一 侧面， 其另一侧表面3被高温流体加热， 平板的平均导热系数被高温流体加热，
4、 平板的平均导热系数 = 17.5 W/(m K)， 试问在稳态工况下表面 ， 试问在稳态工况下表面 3 的的 tw3 温度为多少？温度为多少？ 解：若处于稳定工况，则 )()( 32 4 2 4 1wwww tt A TTA C TT tt ww ww 67.132 5 .17 )400300(1067. 51 . 00 . 1 127 )( 448 4 2 4 1 23 2 1-18 解： 221 /1 .257 10 1 6 . 1 4 . 0 10100 1 mW h tt q 1-19 一厚度为一厚度为 0.4 m，导热系数为，导热系数为 1.6 W/m K 的平面墙壁，其一侧维持的
5、平面墙壁，其一侧维持 100的 温度， 另一侧和温度为 的 温度， 另一侧和温度为 10的流体进行对流换热， 表面传热系数为的流体进行对流换热， 表面传热系数为 10 W/(m2 K)， 求通过墙壁的热流密度。 ， 求通过墙壁的热流密度。 解： 第二章： 21 按题意 q rr t 保墙 2 21 /1 .257 10 1 6 . 1 4 . 0 10100 1 mW h tt q 3 则6786. 0 3 . 1 02. 0 1830 301300 墙保 r q t r 则mmr65.7407465. 06786. 011. 0 保保保 2-2 在如图所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度远
6、小于直径在如图所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度远小于直径d。由于安 装制造不好，试件与冷、热表面之间存在着一厚度为 。由于安 装制造不好，试件与冷、热表面之间存在着一厚度为=0.1mm的空气隙。设热 表面温度 的空气隙。设热 表面温度t1=180，冷表面温度，冷表面温度t2=30，空气隙的导热系数可分别按，空气隙的导热系数可分别按t1、t2 查取。试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。通过空气隙的辐射 换热可以忽略不计。 查取。试计算空气隙的存在给导热系数的测定带来的误差。通过空气隙的辐射 换热可以忽略不计。(=58.2w d=120mm) 解：不考虑空气隙时侧得的导热系数记为0
7、，则 已知空气隙的平均厚度1、2均为0.1mm，并设导热系数分别为1、2， 则试件实际的导热系数应满足： 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料一烘箱的炉门由两种保温材料A和和B做成，且做成，且A=2B(见附图见附图)。已知。已知 A=0.1 w/mK，B=0.06 w/mK。烘箱内空气温度。烘箱内空气温度tf1=400，内壁面的总表面 传热系数 ，内壁面的总表面 传热系数h1=50 w/m2K。为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于。为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于 50。设可把炉门导热作为一维导热问题处理，试决定所需保温材料的厚度。 环境温度 。设可把炉门导热作为一维导热问题处
8、理，试决定所需保温材料的厚度。 环境温度tf2=25，外表面总表面传热系数，外表面总表面传热系数h2=9.5 w/m2K。 解：根据稳态热平衡应有： 2 2 21 21 111 h tt hh tt fw B B A A ff 由此解得：mm AB 0793. 0,0396. 0 2-10 一内径为一内径为 80mm，厚度为，厚度为 5.5mm，导热系数为，导热系数为 45 W/mK的蒸汽管道，内壁温度 为 的蒸汽管道，内壁温度 为250，外壁覆盖有两层保温层，内保温层厚度，外壁覆盖有两层保温层，内保温层厚度45mm，导热系数为，导热系数为 0.25W/mK，外保温层厚，外保温层厚20mm，导
9、热系数为，导热系数为0.12 W/mK。若最外侧的壁面温。若最外侧的壁面温 02915. 0 2 .58 150 4 2 0 d tA tA 2 1 1 1 2 1 1 1 0 %92.21 02915. 0 03745. 002646. 0 02915. 0 00267. 0 0001. 0 00378. 0 0001. 0 0 2 1 1 1 0 4 度为度为30，求单位管长的散热损失。，求单位管长的散热损失。 解： mmr mmr mmr mmr 5 .11040 5 .9040 5 .4540 40 3214 213 12 1 mW r r r r r r tt ql /77.312
10、12. 0 ) 5 .90 5 .110 ln( 25. 0 ) 5 .45 5 .90 ln( 45 ) 40 5 .45 ln( )30250(14. 32 )ln()ln()ln( )(2 3 3 4 2 2 3 1 1 2 41 2-13一直径为一直径为30mm、 壁温为、 壁温为100的管子向温度为的管子向温度为20的环境散热， 热损失率 为 的环境散热， 热损失率 为100W/m。为把热损失减小到。为把热损失减小到50W/m，有两种材料可以同时被利用。材料，有两种材料可以同时被利用。材料A 的导热系数为的导热系数为0.5 w/mK，可利用度为，可利用度为3.1410-3m3/m；材
11、料；材料B的导热系数为的导热系数为 0.1 w/mK，可利用度为，可利用度为4.010-3m3/m。试分析如何敷设这两种材料才能达到 上要求。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。 。试分析如何敷设这两种材料才能达到 上要求。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：对表面的换热系数 h 应满足下列热平衡式： 由此得 h=13.27 w/m2K 每米长管道上绝热层每层的体积为 当 B 在内，A 在外时，B 与 A 材料的外径为 d2、d3 可分别由上式得出。 此时每米长度上的散热量为： 当 A 在内，B 在外时，A 与 B 材料的外径为 d2、
12、d3 可分别由上式得出。 10003. 014. 3)20100(h 0774. 003. 0 785. 0 104 785. 0 2 3 2 12 d V d 1 . 00774. 0 785. 0 1014. 3 785. 0 2 3 2 23 d V d )( 4 22 1ii ddV 7 .43 1 . 014. 327.13 1 5 . 028. 6 ) 4 .77 100 ln( 1 . 028. 6 ) 30 4 .77 ln( 20100 l Q 5 此时每米长度上的散热量为： 绝热性能好的材料 B 在内才能实现要求。 2-17 180A的电流通过直径为的电流通过直径为3mm的
13、不锈钢导线的不锈钢导线=19W/（m）。导线浸在 温度为 。导线浸在 温度为100的液体中，表面传热系数为的液体中，表面传热系数为3000W/（m2） ，导线的电阻率为） ，导线的电阻率为70 cm，长度为，长度为1m，试求导线的表面温度及中心温度？，试求导线的表面温度及中心温度？ 解： 2 2 7 2 10908. 9 )0015. 0( 1107 )( A L R ttdLhRI w 故热平衡为 )100)(103(300010908. 9)180( 322 w t 由此解得5 .213 w t 导线中心的温度为 5 .213 194 0015. 0 )0015. 0( 4 2 2 2 2 RI t r t wi 94.226 07. 003. 0 785. 0 1014. 3 785. 0 2 3 2 12 d V d 1 . 007. 0 785. 0 104 785. 0 2 3 2 23 d V d mW l Q /2 .74 1 . 014. 327.13 1 1 . 028. 6 ) 70 100 ln( 5 . 028. 6 ) 30 70 ln( 20100 6 第三章： 3-1 一热电偶的一热电偶的cV/A之值为之值为2.094 kJ/(m2 K)，初始温度为，初始温度为20，后将其置于，后将其置于 320的气流中。试
