工程传热学课后习题答案资料下载.pdf
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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。
表面2是厚是厚=0.1m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,平板的平均导热系数=17.5W/(mK),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?
若处于稳定工况,则)()(324241wwwwttATTACTTttwwww67.1325.17)400300(1067.51.00.1127)(44842412321-18解:
221/1.2571016.14.0101001mWhttq1-19一厚度为一厚度为0.4m,导热系数为,导热系数为1.6W/mK的平面墙壁,其一侧维持的平面墙壁,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10W/(m2K),求通过墙壁的热流密度。
,求通过墙壁的热流密度。
第二章:
21按题意qrrt保墙221/1.2571016.14.0101001mWhttq3则6786.03.102.01830301300墙保rqtr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。
(=58.2wd=120mm)解:
不考虑空气隙时侧得的导热系数记为0,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=0.1w/mK,B=0.06w/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=50w/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。
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=9.5w/m2K。
根据稳态热平衡应有:
222121111htthhttfwBBAAff由此解得:
mmAB0793.0,0396.02-10一内径为一内径为80mm,厚度为,厚度为5.5mm,导热系数为,导热系数为45W/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,导热系数为,导热系数为0.12W/mK。
若最外侧的壁面温。
若最外侧的壁面温02915.02.58150420dtAtA211121110%92.2102915.003745.002646.002915.000267.00001.000378.00001.00211104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。
mmrmmrmmrmmr5.110405.90405.4540403214213121mWrrrrrrttql/77.31212.0)5.905.110ln(25.0)5.455.90ln(45)405.45ln()30250(14.32)ln()ln()ln()(2334223112412-13一直径为一直径为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0.5w/mK,可利用度为,可利用度为3.1410-3m3/m;
材料;
材料B的导热系数为的导热系数为0.1w/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。
对表面的换热系数h应满足下列热平衡式:
由此得h=13.27w/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、d3可分别由上式得出。
10003.014.3)20100(h0774.003.0785.0104785.023212dVd1.00774.0785.01014.3785.023223dVd)(4221iiddV7.431.014.327.1315.028.6)4.77100ln(1.028.6)304.77ln(20100lQ5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。
2-17180A的电流通过直径为的电流通过直径为3mm的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70cm,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?
227210908.9)0015.0(1107)(ALRttdLhRIw故热平衡为)100)(103(300010908.9)180(322wt由此解得5.213wt导线中心的温度为5.2131940015.0)0015.0(42222RItrtwi94.22607.003.0785.01014.3785.023212dVd1.007.0785.0104785.023223dVdmWlQ/2.741.014.327.1311.028.6)70100ln(5.028.6)3070ln(201006第三章:
3-1一热电偶的一热电偶的cV/A之值为之值为2.094kJ/(m2K),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。
试计算在气流与热电偶之间的表面传热系数为的气流中。
试计算在气流与热电偶之间的表面传热系数为58W/(m2K)及及116W/(m2K)的两种情形下,热电偶的时间常数,并画出两种情形下热电偶读数的过余温度随时间的变化曲线。
的两种情形下,热电偶的时间常数,并画出两种情形下热电偶读数的过余温度随时间的变化曲线。
(1)时间常数hAcVs,已知094.2AcV当)/(582KmWh时,ss1.3658/10094.231当)/(1162KmWh时,ss05.18116/10094.232
(2)过余温度ssee/03003-3一厚一厚10mm的大平壁的大平壁(满足集总参数分析法求解的条件满足集总参数分析法求解的条件),初温为,初温为300,密度为,密度为7800kg/m3,比热容为,比热容为0.47kJ/(kg),导热系数为,导热系数为45W/(mK),一侧有恒定热流,一侧有恒定热流q=100W/m2流入,另一侧与流入,另一侧与20的空气对流换热,换热系数为的空气对流换热,换热系数为70W/(m2K)。
试求。
试求3min后平壁的温度。
后平壁的温度。
根据能量守恒原理,有)(tthAqAddtcV对单位面积而言,其体积为301.0101mmmSAV代入其它参数,可得)20(7010001.01047.078003tddt)7/150(7036660tddt0ss05.182ss1.36130007)7/150(36667tddt分离变量积分0300366677/150)7/150(dttdt36667|)7/150ln(300tt令975.218180t3-7一根体温计的水银泡长一根体温计的水银泡长10mm,直径,直径4mm,护士将它放入病人口中之前,水银泡维持,护士将它放入病人口中之前,水银泡维持18;
放入病人口中时,水银泡表面的换热系数为;
放入病人口中时,水银泡表面的换热系数为85W/(m2K)。
如果要求测温误差不超过。
如果要求测温误差不超过0.2,试求体温计放入口中后,至少需要多长时间,才能将它从体温为,试求体温计放入口中后,至少需要多长时间,才能将它从体温为394的病人口中取出。
已别水银泡的物性参数为的病人口中取出。
已别水银泡的物性参数为=13520kg/m3,c=139.4J/(kg),=8.14W/(mK)。
首先判断能否用集总参数法求解mRlRlRRllRAV3221091.0)001.001.0(201.0002.0)5.0(2205.0105.914.81091.085)/(33AVhBiv故可用集总参数法。
根据题意,0093.04.39182.0)105.9exp()exp(3FoBivFovtttto4.492)/(,4.4922AVcFo即s4.943-12一块厚一块厚10mm的大铝板,初始温度为的大铝板,初始温度为400,突然将其浸入,突然将其浸入90的流体中,表面传热系数为的流体中,表面传热系数为1400W/(m2K)。
试求使铝板中心温度降低到。
试求使铝板中心温度降低到180所需要的时间。
所需要的时间。
)/(236KmW铝1.002966.02hBiv满足集总参数法条件。
)exp(BivFovo8)02966.0exp(90
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