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1、传输原理总复习举例传输原理总复习举例2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习2例例题-1一一圆筒壁的内、外表面温度分筒壁的内、外表面温度分别为t1和和t2（t1t2），），导热系数系数随温度的随温度的变化呈化呈线性关系，性关系，试推推导热流量及温度的分布公式。流量及温度的分布公式。例例题-2为了确定气体的了确定气体的导热系数，常用如下装置：一系数，常用如下装置：一圆管，加管，加热导线沿沿轴线穿穿过。已。已测得：通得：通过导线的的电流流 I =0.5A; 导线两端的两端的电压E=3.6V；管；管长 l =300mm；导线的直径的直径d1=0.05mm；导线的温度的温度t1=167oC；管子
2、的内径管子的内径d2=2.5mm；管壁内表面的温度；管壁内表面的温度t2=1500C。试确定管内气确定管内气体的体的导热系数（假定系数（假定导线和管子内表面均可看成是灰体，黑度分和管子内表面均可看成是灰体，黑度分别为 10.7和和 20.8）。）。例例题 24 oC的空气以的空气以60m/s的速度外掠一的速度外掠一块平板，平板保持平板，平板保持216 oC的板面温度，板的板面温度，板长0.4米，米，试求平均表面求平均表面传热系数（不系数（不计辐射射换热）。）。 解：为计算解：为计算ReCr先算出定性温度先算出定性温度例例题-32024/7/24传输原理总复习传输原理总复习3例例题-4室温室温为
3、10oC的大房的大房间中有一个直径中有一个直径为10cm的烟筒，其的烟筒，其竖直部分高直部分高1.5m，水平部分，水平部分长15m。求烟筒的平均壁温。求烟筒的平均壁温为110oC时的的对流散流散热速率。速率。例例题-5如图所示的两组平行平面，试用角系数的基本性质证明：如图所示的两组平行平面，试用角系数的基本性质证明：例例题-6如如图所示，由三个垂直于所示，由三个垂直于纸面方向面方向宽度很大的灰体表面构成度很大的灰体表面构成的封的封闭系系统。各表面的温度、面。各表面的温度、面积和黑度分和黑度分别为：T1、T2、T3；A1、A2、A3和和 1、 2、 3。试绘出出该辐射射换热系系统的网的网络图，列
4、出各表面，列出各表面净辐射射换热量的量的计算式。算式。2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习4例例题-7如图所示的两组平行平面，试用角系数的基本性质证明：如图所示的两组平行平面，试用角系数的基本性质证明：解：根据角系数的相对性，有解：根据角系数的相对性，有由角系数的性质由角系数的性质所以所以例例题-7 试用你所学的传热学知识，说明保温瓶胆为什么能试用你所学的传热学知识，说明保温瓶胆为什么能够保温？够保温？（以热水保温为例）（以热水保温为例）2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习52024/7/24传输原理总复习传输原理总复习6例例题-1一一圆筒壁的内、外表面温度分筒壁的内、外表
5、面温度分别为t1和和t2（t1t2），），导热系数系数随温度的随温度的变化呈化呈线性关系，性关系，试推推导热流量及温度的分布公式。流量及温度的分布公式。 解：解：(1) 求求热流量的公式。依流量的公式。依题意有意有根据傅立叶定律根据傅立叶定律分离变量分离变量对上式作对上式作定积分得定积分得2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习7例例题-1 故故式中式中解：解：(2) 求温度分布公式求温度分布公式 令任意半径令任意半径r处的温度的温度为t, 对上式从上式从r1到到r以及以及t1到到t积分，得到分，得到2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习8例例题-2为了确定气体的了确定气体的导热
6、系数，常用如下装置：一系数，常用如下装置：一圆管，加管，加热导线沿沿轴线穿穿过。已。已测得：通得：通过导线的的电流流 I =0.5A; 导线两端的两端的电压E=3.6V；管；管长 l =300mm；导线的直径的直径d1=0.05mm；导线的温度的温度t1=167oC；管子的内径管子的内径d2=2.5mm；管壁内表面的温度；管壁内表面的温度t2=1500C。试确定管内气确定管内气体的体的导热系数（假定系数（假定导线和管子内表面均可看成是灰体，黑度分和管子内表面均可看成是灰体，黑度分别为 10.7和和 20.8）。）。解：解：导线中耗散的功率中耗散的功率应等于通等于通过气体的气体的导热量量Qc与与
7、导线和管壁之和管壁之间 的的辐射射换热量量Qr之和。之和。2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习9例例题-2 导线与管壁之间的气体相当于一个单层圆筒璧，根据圆导线与管壁之间的气体相当于一个单层圆筒璧，根据圆筒璧的导热计算公式，有筒璧的导热计算公式，有所以所以2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习10例例题-3内内热阻相阻相对于外于外热阻很小（阻很小（Bi0.1)的物体被温度的物体被温度为tf的常温的常温介介质所冷却。物体的初始温度所冷却。物体的初始温度为ti，表面放表面放热遵守牛遵守牛顿定律，定律，但放但放热系数不知道，只知道系数不知道，只知道 1时刻物体的温度刻物体的温度为t
8、1。试求求该物体温度随物体温度随时间的的变化关系。化关系。 解：此题属于集总参数法的内容，其温度与时间的关系为解：此题属于集总参数法的内容，其温度与时间的关系为(a)式中式中 、F、 、c、V均均为未知量，只知道未知量，只知道 1时刻的温度刻的温度为t1。代入代入(a)式得式得 2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习11例例题-3两边取对数得两边取对数得(b)将将(b)式代入式代入(a)式得式得两边取对数得两边取对数得2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习12例例题-4如果将密度如果将密度为 、比、比热为c、体、体积为V、表面、表面积为F、初始温、初始温度度为ti的物体突然放置
9、于温度的物体突然放置于温度为tf、放、放热系数系数为 的流体中，的流体中，且且Bi 0.1。试问：当物体的：当物体的过余温度余温度 t-tf分分别等于初始等于初始过余温度余温度 iti-tf的的1%和和0.1%时，各需多少，各需多少时间？ 解：解：因因为Bi0.1，所以可用集，所以可用集总参数法其求解。参数法其求解。已知：已知： / i0.01及及0.001；即；即2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习13例例题-4对以上两式取对数得对以上两式取对数得和和最后得最后得2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习14例例题-5例例题 24 oC的空气以的空气以60m/s的速度外掠一的速
10、度外掠一块平板，平板保持平板，平板保持216 oC的板面温度，板的板面温度，板长0.4米，米，试求平均表面求平均表面传热系数（不系数（不计辐射射换热）。）。 解：为计算解：为计算ReCr先算出定性温度先算出定性温度查附录，得空气的运动粘度和导热率查附录，得空气的运动粘度和导热率 25.45106m2/s; 3.34102W/(m oC); Pr=0.686由此算得雷诺数由此算得雷诺数2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习15例例题-6室温室温为10oC的大房的大房间中有一个直径中有一个直径为10cm的烟筒，其的烟筒，其竖直部分高直部分高1.5m，水平部分，水平部分长15m。求烟筒的平均
11、壁温。求烟筒的平均壁温为110oC时的的对流散流散热速率。速率。 解：计算特征温度解：计算特征温度由附录表查得由附录表查得60oC时空气的物性值时空气的物性值 1.060kg/m3; cp=1.005kJ/(kgoC); 0.029W/(m oC); =18.97 10-6m2/s。（1）烟筒竖直部分的散热）烟筒竖直部分的散热2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习16例例题-6由自然对流的计算公式由自然对流的计算公式查表得查表得 c=0.10；n=1/3；所以；所以所以所以2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习17例例题-6（2）烟筒水平部分的散热）烟筒水平部分的散热查表得查表
12、得 c=0.53；n=1/4；所以；所以所以所以2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习18例例题-6烟筒的总对流散热量烟筒的总对流散热量2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习19例例题-7如图所示的两组平行平面，试用角系数的基本性质证明：如图所示的两组平行平面，试用角系数的基本性质证明：解：根据角系数的相对性，有解：根据角系数的相对性，有由角系数的性质由角系数的性质所以所以2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习20例例题-8如如图所示，由三个垂直于所示，由三个垂直于纸面方向面方向宽度很大的灰体表面构成度很大的灰体表面构成的封的封闭系系统。各表面的温度、面。各表面的温度、
13、面积和黑度分和黑度分别为：T1、T2、T3；A1、A2、A3和和 1、 2、 3。试绘出出该辐射射换热系系统的网的网络图，列出各表面，列出各表面净辐射射换热量的量的计算式。算式。解：先列出各表面的附加热阻和空间热阻计算表达式，绘出解：先列出各表面的附加热阻和空间热阻计算表达式，绘出辐射网络图；辐射网络图；2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习212024/7/24传输原理总复习传输原理总复习22例例题-8 根据克希荷夫根据克希荷夫电流定律，列出每个流定律，列出每个节点的点的热流方程，即流方程，即可求出可求出J1、 J2、 J3；进而可以求得而可以求得Q1、 Q2、 Q3。2024/7/
14、24传输原理总复习传输原理总复习23例例题-9 试用你所学的传热学知识，说明保温瓶胆为什么能试用你所学的传热学知识，说明保温瓶胆为什么能够保温？够保温？（以热水保温为例）（以热水保温为例）2024/7/24传输原理总复习传输原理总复习24答：答：1 1、保温瓶胆制作成双层玻璃结构，、保温瓶胆制作成双层玻璃结构，中间抽成真空，因而能够有效地中间抽成真空，因而能够有效地阻止通过瓶壁的导热和对流换热。阻止通过瓶壁的导热和对流换热。2 2、瓶胆的玻璃夹层用水银制成镜面，、瓶胆的玻璃夹层用水银制成镜面，提高了瓶壁对热射线的反射率，能提高了瓶壁对热射线的反射率，能够有效地降低因辐射传热而造成的够有效地降低因辐射传热而造成的热损失。热损失。3 3、瓶口采用导热系数小的材料（如、瓶口采用导热系数小的材料（如: :软木软木) )做瓶塞，减少水因蒸发和导做瓶塞，减少水因蒸发和导热散热。热散热。
