热工学-传热习题

《热工学-传热习题》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、1.一大平板，高3m，宽2m，厚0.02m，导热系数为45W/(m·K)，两侧表面温度分别为℃、℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。解：解：由傅立叶导热定律：热阻m热流量热流密度2.空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h=70W/(m2·K)，热流密度为q=5000W/m2，试求管壁温度及热流量。解：由牛顿冷却公式：得到3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250mm，热导率分别为0.6W/(m×K)和0.4W/(m×K)，炉墙内外壁面温度分别维持700°C

2、和80°C不变。（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076W/(m×K)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。解：多层平壁的导热量计算:又得到：4．热电厂有一外径为100mm的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为W/(m×K)的玻璃绵保温。已知钢管外壁面温度为400°C，要求保温层外壁面温度不超过50°C，并且每米长管道的散热损失要小于160W，试确定保温层的厚度。解：圆筒壁的稳态导热：解得保温层厚度为5．某过热蒸汽管道的内、外直径分别为150mm和160mm，管壁材料的

3、热导率为45W/(m×K)。管道外包两层保温材料：第一层厚度为40mm，热导率为0.1W/(m×K)；第二层厚度为50mm，热导率为0.16W/(m×K)。蒸汽管道内壁面温度为400°C，保温层外壁面温度为50°C。试求：（1）各层导热热阻；（2）每米长蒸汽管道的散热损失；（3）各层间的接触面温度。解：圆筒壁的稳态导热计算：由，得：6．已知某蒸汽管线的外径为108mm，表面温度为350℃。为降低热损失敷设保温层，要求保温层的外表面温度不能超过60℃。保温材料的热导率与温度的关系为λ=0.045+0.000214tW/(m×K)(t的单位为

4、℃)。为将热损失控制在200W/m以内，试确定所需的保温层厚度。解：设所需的保温层厚度为dmm，则保温层外径为d2=d1+2d=108+2d。tw1=350ºCtw2£60ºCFl≤200W/m计算时取tw2=60ºCFl=200W/m圆筒壁的平均温度：=(tw1+tw2)/2=(350+60)/2=205℃平均热导率：=0.045+0.000214=0.045+0.000214×205=0.08887W/(m×K)（3分）（2分）7．热电偶的热接点可以近似地看作球形，已知其直径mm、材料的密度kg/m3、比热容J/(kg×K)。热电偶的

5、初始温度为25°C，突然将其放入120°C的气流中，热电偶表面与气流间的表面传热系数为90W/(m2×K)，试求：（1）热电偶的时间常数；（2）热电偶的过余温度达到初始过余温度的1%时所需的时间。解:若成立，则必须。一般热电偶接点由金属做成，其热导率很大，存在。故可用集总参数法计算。时间常数：当时，计算得到：8．将初始温度为80°C、直径为20mm的紫铜棒突然横置于温度位20°C、流速为12m/s的风道中冷却，5分钟后紫铜棒的表面温度降为34°C。已知紫铜棒的密度kg/m3、比热容J/(kg×K)、热导率W/(m×K)，试求紫铜棒表面与气

6、体间对流换热的表面传热系数。解:假设成立，可用集总参数法计算。根据计算得到：校核：成立，计算结果可靠。9．将一块厚度为5cm、初始温度为250°C的大钢板突然放置于温度为20°C的气流中，钢板壁面与气流间对流换热的表面传热系数为100W/(m2×K)，已知钢板的热导率W/(m×K)、热扩散率m2/s，试求：（1）5分钟后钢板的中心温度和距壁面1.5cm处的温度；（2）钢板表面温度达到150°C时所需的时间。解：这是一个一维平板非稳态导热的问题。，可以用集总参数法计算。（1）根据，得则（2）根据，计算得到：10．水以1m/s的流速流过一内直

7、径为20mm的直钢管，水的入口温度为20℃，管壁温度为60℃，试求水被加热到40℃时所需要的管长。解：这是一个管内强迫对流换热问题。(1)查物性流体平均温度壁温tw=60°C水的物性参数：rf=995.7kg/m3，cpf=4.174kJ/(kg×K)，λf=0.619W/(m×K)，nf=0.805×10-6m2/s，hf=801.2×10-6kg/(m×s)，Prf=5.42；hw=469.7×10-6kg/(m×s)。（2）判断流态为湍流（3）选择公式，计算表面传热系数假设满足；又，则W/(m2×K)（4）计算管长热平衡方程：[m]

8、校核：成立，计算可靠。11．热电厂中有一水平放置的蒸汽管道，保温层外径d=383mm，壁温tw=48ºC，周围空气的温度tf=22ºC。试计算蒸汽管道保温层外壁面的对流散热量。解：特征温度°C