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1、传热学(第五版)第0章-第3 章习题解答第0章 绪论0-4、0-6、0-7解答题略。0-13:解:(m2K)/W W/(m2K) W/m2 又 =385.73 W0-14:解: K/W (面积为A2的平板表面上的热阻) (m2K)/W (单位面积热阻) W/m2 W0-15:解: 0-17:解:(1) (m2K)/W W/(m2K) W(2) W 误差(3)可以忽略,因为厚度很小,金属的导热系数较大,则导热热阻很小。故可以忽略。第一章 导热理论基础1-4:前提是假定所研究的物体是各向同性的连续介质,其导热系数比热容c,和密度均为已知,并假定物体内具有内热源。1-5 (1) K/m W/m2 (
2、2) K/m W/m2 温度分布图略。1-6:解:(1) W/m2平板一侧:平板另一侧: W/m2(2)根据式(1-20),导热微分方程应为:即: W/m3 则平壁有内热源,其强度为 W/m3 1-9 解:由于对称受热,在球坐标系中为常物性一维无内热源非稳态导热问题,分析厚度为的微元球的导热:忽略高阶小量得微元球净导热:微元球内能增量由能量守恒定律 于是得导热微分方程 : (1)边界条件:(中心无热流,绝热)(2) (第三类边界条件)(3)注意:本题的导热微分方程也可由教材P19页:式(1-25)化简得出。第二章 稳态导热2-9 解:未加贴硬泡沫塑料时: W/(m2K)加贴硬泡沫塑料时: 根据
3、题意:即: 或:0.091m91mm2-13 解: (m2.K)/W W/(m2K) W2-14解: (m2.K)/W W/(m2.K) =29.94(250-60)=5689 W/m2 W/m2 W/(m2.K) W/(m2.K)=30.03(250-60)=5706 W/m2 W/m2 W/(m2.K) W/(m2.K)=36.10(250-60)= 6859 W/m2 W/m2答:三种方案的传热量分别增加了1,17,1171 W/m2 ,第三种方案最有效。2-16 mm mm mm mm mm 单位管长圆筒壁的导热热阻:管道: (m.K/W)第一层: (m.K/W)第二层: (m.K/W
4、)(2) W/m2-18 解: mm mm W/m 即所产生的热量必须小于导线能承受的热量。 A2-19: 即: mm2-24 解:已知: , (1) 1/m (2)th(ml)=th(18.90.025)=th(0.4725)=0.4402 W/m2第三章 非稳态导热3-8 解:因为钢板的高度和宽度远大于厚度,所以是无限大平板。 所以定型尺寸为 mm可以采用集总参数法。即:解得: s 3-14 3-8 解:因为钢板的高度和宽度远大于厚度,所以属于无限大平板的导热问题。 所以定型尺寸为 mm可以采用集总参数法。即:解得: s =0.5 h3-19 解: (本题中115应改为11.5)常热流密度
5、条件下半无限大物体内温度场的表达式为:当时,其中 即: (1)当m 时 即 (2)由(1)、(2)求得: m2/s W/(m.K)3-23 解:砖墙显波层厚度:解得: m木墙的显波层厚度:解得: m3-24 解: 当 m 时, 根据波动振幅的定义知: 滞后时间 s =2.1h当 m 时, 根据波动振幅的定义知: 滞后时间 h“第四章 导热数值解法基础”的习题解答略。第五章5-13 解:本题应指出是何种流体外掠平板,设是水外掠平板。由,查附录3 饱和水的热物理性质表得:m2/s, mm mm5-18 解:由附录2 ,查得空气的热物性参数为:W/(m.K) m2/s, 所以,此流动换热为层流换热。
6、 mW/(m2.K) W/(m2.K) W/(m2.K)5-23 解: (注意:本题可不做)参考课本p126页(15)到(5-33)式。;得到,代入速度场和该温度场于能量积分方程,并且设,略去的高阶项,可以得到的表达式,进而得到的表达式。又因为,最后得到,5-26 解:由附录2 ,查得空气的热物性参数为:W/(m.K) m2/s, =16.07 W/(m2.K)或=16.07 W/(m2.K) 解: W/(m2.K)由附录2 ,查得空气的热物性参数为:W/(m.K) m2/s, 由附录2 ,查得空气的热物性参数为:W/(m.K) m2/s, 由题意可知:两种情况属同类现象;单值条件相似;同名已
7、定准则相等:即。所以,这两现象相似。因此:即 W/(m2.K)5-33 解:(1)本实验将涉及相似准则。(2)应直接测量的物理量有:管长l、管内径d、管内流体温度tf、管壁温度tw。(3)根据,由附录2 ,查得空气的热物性参数为:W/(m.K) m2/s,实验点1: 实验点2: 实验点2: 实验点2: (4)实验点1、2、3、4的现象不相似。(5)实验点1、2、3、4标绘在图上,如图所示。(请自己作图)(6)(7)时,W/(m.K) m2/s。与实验点4的现象相似。 W/(m2.K)(8)不能用表中数据求表面传热系数。第六章6-18 解:先假设是稳流换热。据此温度,查附录3水的物性表得: W/
8、(m.K) m2/s N.s/m2kg/m3 kJ/(kg.K) N.s/m2即:根据题意: W/(m2.K)0.0512m=51.2mm校核:属紊流换热,以上计算有效。根据热平衡得: m6-24 解:按粗糙管计算,查附录3水的物性参数表,并利用线性插值法得: W/(m.K) m2/s N.s/m2kg/m3 kJ/(kg.K)Pa选式(6-11),即又所以:=7064 W/(m2.K)(2)按光滑管计算此流动换热属紊流换热。时 N.s/m2 W/(m2.K)与按粗糙管计算相差:%6-28 解:假设管壁温,由,查得: N.s/m2 。查空气热物性表,并利用线性插值法得: W/(m.K) m2/
9、s N.s/m2kg/m3 kJ/(kg.K) m/s此流动换热属紊流换热。 W/(m2.K)校核:=483.66 W W/(m2.K) 因此假设成立。所以:, W/(m2.K) W。6-33 解:,查空气热物性表,并利用线性插值法得: W/(m.K) m2/s,选式(6-13)(见教材p164)根据表6-1,选 W/(m2.K)6-35 解:,查水的热物性表得: W/(m.K) m2/s 由表6-2得:Z=5排,由表6-3得, W/(m2.K)6-43解:据此温度,查空气热物性参数表,并利用线性插值法得: W/(m.K) m2/s (1/K)根据表6-4,选 W/(m2.K) W/m 6-4
10、7解:(此题可选做)已知, W/(m2.K),m2预设,则定性温度查空气热物性表得: W/(m.K) m2/s (1/K)此流动换热属层流换热。 W/(m2.K)再次假定 ,重新计算,直到,具体过程略。6-52 解: 已知定性温度查附录2得: W/(m.K) m2/s (1/K)由表6-5得: W/(m2.K) W/m2第七章7-6 解:液膜的平均温度查附录3饱和水的热物理性质表得: W/(m.K) N.s/m2 kg/m3 由式(7-1) 得即: W/(m2.K),其潜热kJ/kg7-11 解:时,氟利昂-12的潜热kJ/kg液膜的平均温度查得氟利昂-12的物性参数为: W/(m.K) m2
11、/s kg/m3 N.s/m2 kg/s7-20解:由,查得:由式(7-11b)知: W/(m2.K)补充题:影响膜状凝结的主要因素有哪些?(略)第八章8-2 答:之所以做成黑色表面,是因为黑色表面对可见光来说近似认为是黑体,能够吸收更多的热量。辐射采暖板要求尽可能多的向室内散热,而不是吸热,故不需要做成黑色。8-3答:窗玻璃对红外线不透明,但对可见光却是透明的,因而隔着玻璃晒太阳,太阳光可以穿过玻璃进入室内,而室内发出的红外线却被阻隔在车内,所以房间内温度越来越高,从而感到暖和。8-2 解: K 查表8-1,并利用线性插值法得: 8-13 解:此表面为漫射非灰表面,其辐射性质与波长有关,应按波长分段计算。