传热学典型习题详解.docx

传热学典型习题详解一、X*M主要包括导热、对流换热、粕射换热的特点及牯传递方式辨析.I,冬天.经过在白天太阳底下的过的棉被晚I:JR起来55到很温州,并且经过拍打以石.攸果更加引Sk.试说明缘由.n.栩被经过晾晒以后，可使棉花的空隙IR遥人更乡的空气，而空气在狭小的根IK空间甲.的热敏传递方代主要足导热.由IW气的导热系数较小（2SC,1.01325X10a时，空气导热病R为0.02SW，“：Mfi艮好的保温性能.而蛉过拍打的棉被可以让更实的空气进入,因而效果史明M.2、熨李花雄持201的空内工作，穿冷衣5到好边,而冬季在保持22C的空内工作时，却必需穿绒衣才好得野适,优从代热的税点分析续由.S：首光.冬季和豆季的最大区分是里外温度的不同.J1.季室外Si度1.匕室内'IN庙.因此通过堵壁的热值传递方向是出生外传向空内而冬季空外气血比室内饪，通过堵地的热St传递方向是由空内传向空外,因此冬季和发季堵嗽内衣而阻度不I叽旦季高而冬季低，囚此，尽管冬下空内温收（22C）比m奉略期<2c>,但人体在冬季通过轻射勺墙壁的收热比夏季充许多.依IW上趣人体对冷感的55爻主要是115热瑞的旧理，在冬季散热母大,因此要穿厚一些的绒衣.3 .试分析室内1«气片的散热过程.各环节有理”热Ift怙遂方式？以暖气片曾内走热水为例.答：有以下换热环W及热传递方式（1）由热水到暖气片管到内瞰,热传出方火是对流换热（物制对出><2>由嘤气片背地内里至外堡热传递方式为林拉：3由腿二片外咬至左内环境和空气，热传递方式盯辐射换热和对说换心.4 .冬季时网的夜晚.裆1.室外空气温度1充于Ot.有人如发觉地面上结有一层海正.试说明缘由若不考电水表面的公发）.态.空气与地面的表面传热系数为h,地仔衣面近似有成温度为T,的源体，太空可看或温度为T.,的黑体.则由热平衡I他Y)=fc1.F).由于T.>OC,而T,“vot.因此,地球灰面湖收T.有可能低于Ot.即有可能结康.二、定看计算本节的定M计惊主要是利用热敏依遂的三种M本方式所对应的定律,即导热的博里叶定律，对流族热的牛顿冷却公式.热IM时的斯蒂滞一IS耳线慢定律进行徜洁的计W1.另外,付热过程.热Iu综合分析法及能被守恒定你也是收>R瞿的内容.1 .一双层豉现IS1.1.In.B.2H,A,导11WM1.碱&r中间空气JBJIt叫设空气隙热作用.导热系数为0026V(n*K).室内空气SH度为231C.表面传热系数为20*'</K)：空4UB度为ToiC,表面传热系数为15方如K).试计算通过双层族S1.窗的敢热量,并与单层玻璃窗相比较.假定在两种状况下空内、外空气阻度及表面传热条数相同.40DF/UrJJ解：(】)双层玻璃窗怖形，由传热过程计算式:"尹+i¼+¼I1.×12×25-(-10)三1+0003+0005+0003+1201050026105151468M,1.-¼-+e4十1.-.g1.1.1.2x25-(-10)10.003I.I-20105153865WrJW.值层技以目的放热Iit是双层放瑁商的26倍.内北,北方的多天常常来纳双层被琐腐使室内保温,2.一外径为0.M,纸即为5m的M1.皆，长为5m,外表面平均利度为贸PC,200C的空气在价外横向拼过.在Im传热系数为80W“K).入口浊度为20C的水以0.InZ的平均速度在管内流班.假如过程处JIS&,i嫦定水的出口上皮，水的比定压热容为41.MJ(kgK),密度为980kgn.-IBfK)%w：(O管外空气，旨f之向的对流次热m；=蛇"/J=力曲%TJ=8011×03×5×(200-80)=45239W2)由于过程处于检态,Jn外空气所加的热眼由管内水带走.因此.GYF)-45239其中AC为管内流刻收曲枳.故出口温度为:45239980×0.1×0.066×4184+20三217t3,白人.地球表面接殳来自太阳的佃射热流*度为66州112.设地发空r。地面对的发面传热系敏为:M)三(b2K).空气温度为2CrC.设地球可以看成黑体去Otf.且地球可太中的懦羽可看成是对OK：R体中F的切射.试确定地球面的平衡海懂，解I由熊平彼关系，地球接受束门太阳的棉用热以西舛方氏被绯.印。空气的对流换我及打太空的蜘射殁及，设过程为您出，ff1,7三Afc-7y)+,(-7i)将代入上式,一、本节的些本概念主要包括对傅里叶定律的理胡,导热系数的主要特点与性瞑.建立物理何税所对应的教学搭写及相应的求解方法,边界条件的处理.利用几种典型几何形态物理何区K的特止热切目核：村.布曲战，利用热加分析方法分析实际的物理到网，能处理变导热条数的影响，以及利用肪片导热的特点分析豺题的实质，U一堆无内热湿、平壁白态除热的温度场如图所示.试说明它的导热系数.是RSs1.度结加而堵加.还是劭湿度增加而诚小？&(x)=constdxa=-gradt=-*x)答:由傅立叶里叶定律.M'1.'1.dIfiJix增加而减小,因而a(x)2增加X而播加,而M度加而降低，所以导热索效义的温度增加而M小.2 .如图所示的双层平壁中.导热系数X,.，为定值.假定过程为18态.试分析图中三条温度分布曲技所时应的和、的相对大小，_.diA*const«由于过程是极态的.因此在三种状猊下,热流仪分别为常敏.即，dx所微假故E如郎故“为同理.对情形,I叫IaXb对情形MM，故3 .在龙冷的北方地K.建国川砖采妫实心班还是乡孔的空心6?好？为什么？S：在其他条件相同时,实心的材料如红砂的导热系数的为O.W（mK）（35）.而多孔空心醇中充溢期不动的空气,空气在纯导热（即忽视自然对流时,具导热系数很低，是很好的绝热材料,因而用多孔空心转好.«.两种几何尺寸完仝相同的等我向收购.在完全相同的对范环境（即衣而传热系数和流体温皮均相同）下，沿助向方向温度分布曲线如图所示.谓柞斯两种材料导热系数的大小和助攻书的凹凸？答：对-维助片，导热系数描高时，沿期Ift方向热用越小，因而沿期1«方向的阻度变更（著防或上升）越小，囚此曲线1对应的是导热系数大的材料.曲跳2对应导热系数小的村村.而I1.由劭依率的定义知,曲线I的肋效率高于曲线2.5、用奏甘温便计苕破本器内的流体丛慢，为了减小测出误差，套管材料透阳铜还是不锈钢？n1由于RiWiU度计的受计可以视为维等极面I1.助.要减小冽乱误22（即使IE督顶部温度t,J&M接近流体温度1.）,应然员H小沿套管长度而向容格型面的热M.即地大读方向的妁用,所以,从转行椅料上说应采纳导热系数里小的不锈钢，6 .工和中应用多孔性材料作保SiKS热.运阳时应田森什么问跄？为什么？冬；应由意防潮.保沮忖料的一个共同格京是它们常常呈多孔状，或者具#舒Ii结构，具中的热量传述是导热、对流级热、热福射三种怙热机理联合作用的综合过程,催如保温U科受潮,水分将付代孔鼠中的空气,这样不仅水分的导热廉*商户空气.而F1.对充换拟强收大祗度地加.这样材料保海性低会熟期TB.7 .X为变量的,推导热向咫.某一无限人平型厚度为6.内、外表而混度分别为t.,、trr.导热系政为A=XtI（Ibt）WnK,试确定平域内的温度分布和热流通圾.设平壁内无内热浜.幺啕=°J=Q必=34（】+M包=Gt+-,btici×+c3dx2.UWS.WaJSR善,3:JS沃2王3终脸争占(sMxwtf>52滞=：R)T,三s-*s罐雷rJ=5=t-三,>G淞»31霹楼-屯学rffi4M沁素(4) .三!孕若三1gi÷i袅三gM三-q-Ss:yghK宣=W=-©快次注乐3弹中ZsAsaR荚涿辛t÷+1.I1.÷÷÷屯士+F£2 .金国实心长穆通电加热，取位长度的热功率等于,（单位是WQ.材料的导热东UtA，表面放射主e、四周气体温度为tv辐射环WU1.度为T.,表面代热系数h均已知.帔的初始盘僮为试给出此分热时阳的®（学描述.U斗斗3Trdrdr)成，T=OJ=4=Constre-T-I-O*°dr1.凡r倍)=应1.P)+SE1.F,)Vi,此导热”题的数学描述"1.-X3 .外直径为讪m的热汽首通外表面S1.度为KxrC.尺外包袱行再度为40m.林热系攻为0.11*/仙K）的矿潴M1.旷法MI外又.包“原为1w的以灰泡沫,其守热系数与歧层平均阻度二的关系如下：入-f1.I»9H）.0002t1.ft,煤灰泡沫片外表面盘欧为50匕，已知爆灰泡沫秘处高耐R为：WOt,试检及煤灰泡Mi存层的汨Itt有AuSH1.Ai而温收？并求通过彩米长陵保温层的拽损失.胡：木圆的美谊在于端定犷渣棉，织灰泡沫技交界姓的泓友而山国意,处灰泡沫歧的导热系数又取i于该未知的界面温度,因而计肾过咫典在迭代（试演）性质.先假定界面温度为、.如图所示.tr-50400-Q1.-11FITWXm*.K).,MTF2¾j=0.099+0.000w+5)toi30迭代（试?）求解上式，纵J用】67t?所以双仃超过核保温层的以瑞温度,通过好米K保温信的热损关IT=三5%211×01150I.如图所示的长为M，u.宜径为12.5面的钩杆,林热系数为386+/（!K）.两端分剔紧同胞连接在温度为20。IC的JM1.t.温度为38C的空气横向梆过铜杆，表面传热系数为ITV（In'K）,求杆Itt央培空气的热Ht是多少？Wi1.送足K为15Ce的容核面自初（II端为葩妁边界条件的堆寻姓向翻.由r物理何题对称.可取杆氏的一半作探讨对软.此杆的散热IA为实际Ift热我的一半.=-4F1.O=疯西稣曲疝)m=Wax17xx00125s3?S4/386x2*0012541.XJ17×11×00125×386×00125j(200-38>(3754×015)三147W=21.=2X1471=2942犷故祭个杆的散热质为:5.摩5为26的无限大半壁.导妁乐数X为落量.峨内凡有勺称的内热源力（单位为边界条件x=O.t=t,1x=2.t=¼,1tw1.>tw1.试求平壁内的心态湖取分布Mx）及Ji温度的位JBXI1.n.并而出温度分布的示意图.解建立数学描逑如RX=。41=Q8线,<7»_a彳-.X=2<5ti1./=。"心”*+R+Gg=Qc*三1.+包=G=OXM=世Vf.dx可行出高甜度的彼就xum,叩q”.温度分布的示强图见图.一、S*«±本节葩本概念主要包括，对物理问题进行分析,i出兵致学搞。（取M力线和定鼾条件h定性而出物体内的淞度分布：象总参数法的定性分析：时间常数慨.的运用：堆卡租卷标热分析解的探讨：对布斯勒图（诺匣图）的理解；4!.W多悔善枪击守热中的鹿用：¥无米大物体的*本概念.1 .由导热微分力科可知.分导热只与热/放率有关,而与导妁东数