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1、华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering工程传热学明廷臻明廷臻 能源与动力工程学院能源与动力工程学院 华中科技大学华中科技大学Date1华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & EngineeringDate2华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室H
2、UST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering2-20. 过热蒸汽在外径为127mm的钢管内流 过，测蒸汽温度套管的布置如图所式。已 知套管外径d = 15 mm，厚度 = 0.9 mm， 导热系数 = 49.1 W/(mK)。蒸汽与套管间 的表面传热系数h = 105 W/(m2K)。为使测 温误差小于蒸汽与钢管壁温度差的0.6%， 试确定套管应有的长度。 Date3华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof T
3、hermalScience & EngineeringScience & Engineering解： Date4华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering3-17. 一种测量导热系数的瞬态法是基于半 无限大物体的导热过程而设计的。设有一 块厚金属，初温为30，然后其一侧表面 突然与温度为100的沸水相接触。在离开 此表面10 mm处由热电偶测得2 min后该处 的温度为65。已知材料的密度为2200 kg/m3，比热容为7
4、00 J/(kgK)，试计算该材 料的导热系数。Date5华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering解：查表 Date6华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering3-18. 夏天高速公路的路面在日光长时间的 曝晒下可达50的温度。假设突然一阵雷 雨把路
5、面冷却到20并保持不变。雷雨持 续了10 min。试计算在此降雨期间单位面积 上所放出的热量。高速公路混凝土的物性 可取为密度为2300 kg/m3，导热系数为 1.4 W/(mK)，比热容为880 J/(kgK)。作为一 种估算，假设雷雨前路面以下相当厚的一 层混凝土均处于50，分析这一假设对计 算得到的放热量的影响。Date7华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering解：公路在降雨期间单位面积所放出的热量随着厚度增加，
6、实际混凝土温度会逐渐降 低，故该假设使得计算的结果偏大。Date8华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering4-19 温度30水流经一根长的直管， 管内径0.3 m，水流平均速度为0.3 m/s 。试计算：(1) 摩擦系数； (2) 壁面切 应力； (3) 表面传热系数。答： 查表得： 得 属圆管内紊流换热 。 Date9华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Th
7、ermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering代入数据， Date10华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering6-15试确定CO2的发射率。气体处在很长的 、直径为0.6096m的圆柱体内，其温度为 1388K，CO2的分压力为0.2105Pa，气体 的总压力为0.3105Pa。解 平均射线程长 Date11华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科
8、学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering查表 Date12华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering6-16 1388K的燃烧烟气，其系统内的总压力 为2105Pa，CO2的分压力为0.08105Pa， H2O的分压力为0.16105Pa，试计算直径 为0.9144m的长圆柱烟道中，该烟气的发射
9、 率。 解：平均射线程长 Date13华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering查表： 代入得： Date14华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering2-19 长度为L的细杆，两端连接在温度分别 保持t1和t2的壁上，杆通过对流向温度为t 的环境散热
10、。试推导：（1）杆内温度分布 的表达式；（2）杆的总热损失？ 解： （1）由肋片导热的微分方程式 Date15华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering又因为截面积不随x变化，所以方程变为 其通解为 式中， 其边界条件为： Date16华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience
11、& Engineering将边界条件带入通解中，得 所以杆内温度分布为： Date17华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering（2）通过肋基的导热流量等于通过肋片散 失到环境中去的热流量，故肋片的散热量 可由傅里叶定律 计算得出： Date18华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringSci
12、ence & Engineering3-20. 图示钢圆柱的直径D = 0.3 m，长度L = 0.6m，导热系数= 30W/(mK)，热扩散率 a =6.2510-6 m2/s，初始温度均匀为20C。 若把圆柱放入炉温为l020、表面传热系 数为200 W/(m2K)的加热炉内，试问加热 14小时后，中心1和表面2、3、4各点的温 度为多少? Date19华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering5-63 压力为1.01
13、3l05Pa的饱和水蒸汽，用 水平放置的壁温为90的铜管凝结。有下 列两种选择:用一根直径为l0cm的铜管或用 l0根直径为lcm的铜管。试问： (1) 这两种选择所产生的凝结水量是否相同 ?最多可以相差多少? (2) 要使凝结水量的差别最大，小管径系统 应如何布置(不考虑容积的因素)。 (3) 上述结论与蒸汽压力、铜管壁温是否有 关(保证两种布置的其他条件相同)？Date20华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering 解
14、：根据式（5-39）其他条件相同时面积与温差的乘积相同，所以小管径系统的 凝结水量最多可达大管径的1.778倍。Date21华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering解：2）要使凝结水量的差别最大，小管径 系统应布置成每一根管子的凝结水量不落到 其他管子上； 3）上述结论与蒸汽压力、铜管壁温无关。Date22华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof
15、 ThermalScience & EngineeringScience & Engineering5-66 今有一台由直径为20mm的管束所组成的 卧式冷凝器，管子成叉排布置。在同一竖排 内的平均管排数为20，管壁温度为15，凝 结压力为4.5l03Pa，试估算纯净水蒸汽凝结 时管束的平均表面传热系数。 解：压力为4.5103Pa对应的饱和蒸汽温度为 30.8， =2427.8kJ/kg,液膜平均温度为 tm=22.9,由附录查得22.9液膜的物性参数 为 1=997.5/m3,Cp=4.18KJ/Kg.K, 1=0.604w/(.K), 1=945.310-6 /m.s,Pr=6.56,
16、v与 1相差很大，取 v=0Date23华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering=3941.6w/.KDate24华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大学热科学与工程实验室HUST LabHUST Labof Thermalof ThermalScience & EngineeringScience & Engineering5-74一直径为3.5mm、长l00mn的机械抛光 的薄壁不锈钢管，被置于压力为 1.013105Pa的水容器中，水温已接近饱和 温度。对该不锈钢管两端通电以作为加热 表面。试计算当加热功率为l.9W及l00W时 ，水与钢管表面间的表面传热系数值。 解： 当加热功率为1.9W时， Date25华中科技大学热科学与工程实验室华中科技大
