热工基础习题答案9--12

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1、9-------------109.4题略已知：λ1=1.3W/（m·℃）δ1=0.02mλ2=0.35W/（m·℃）qmax=1830W/m2tw1=1300℃tw2=30℃求：解：由多层壁导热公式：可得结论：保温层最小厚度为237.5mm。9.5题略此题3层圆筒壁导热问题（1）每米管长的各层热阻分别为（由内向外排序）每米管长的总热阻（2）每米管长的热损失为（3）各层接触面的温度由于通过每层的ql相同，即得同理，9.7题略已知：；；；；；；求：铜球达到90℃时所需的时间解：可以用集总参数法9.

2、10题略此题为2层平壁导热问题，分析同9.7（略）第10章10.1内径20mm的管子，壁温恒定为200℃，空气入口温度20℃，入口流速20m/s。求空气出口温度达60℃时所需的管长。解：定性温度由附表9得：，，由于管内流体为空气，应将进口处流体温度下的流速修正到下的流速。由流体连续性方程（稳定流动，质量流量相等），有雷诺数（湍流）由管内湍流强迫对流换热准则方程：得：本题气体被加热，；管长未知，暂取cl=1，最后进行校合。cR=1由热平衡关系：10.7空气在内径为50mm的管内流动，流速为15m/

3、s，壁面温度tw＝100℃，管长5m。如果空气的平均温度为200℃，试求从空气到壁面的表面传热系数h和空气传给壁面的热量。已知：求：对流换热系数h及换热量φ解：根据，查附表9，得：；；；；属于旺盛紊流，选用公式（10.17a），，，11--------12补充例题：一电炉的电功率为1kW，炉丝温度847℃，直径为1mm，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。若炉丝的发射率为0.95，则炉丝的长度又是多少？解：∵∴若，；11.6玻璃暖房的升温作用可以从玻璃的光谱穿

4、透比变化特性得到解释。有一块厚为3mm的玻璃，经测定，其对波长为的辐射能的穿透比为，而对其它波长的辐射能可以认为完全不穿透。试据此计算温度为5800K的黑体辐射及300K的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的穿透比。解：；当时，；；查表10-1得：；；∴当时，；；查表10-1得：；；∴温度越高，在0.3-2.5μm(主要为可见光和红外线)的辐射能越大，投射到玻璃上时的穿透比也越大。11.7用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃，炉墙温度为600℃。若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=500W/(

5、m2·℃)，热电偶表面的发射率为0.8，试求烟气的真实温度。已知：t1=800℃，tw=600℃,h=500W/（m2.℃），ε1=0.8求：tf=？解：本题可由热平衡法求解。热辐射：∵A1<

6、点的热损失，这一损失，应通过废气对接点的对流换热进行补偿。11.9在图4—22所示的半球状壳体中，发射率的半球表面3处于辐射热平衡；底部圆盘的一半——表面1为灰体，，；圆盘另一半——表面2为黑体，。半球的半径。试计算：（1）表面3的温度；（2）表面1和2的净辐射传热量。解：分析：表面1和2之间的角系数为零，所以表面1和2的净辐射传热量为零；表面3处于辐射热平衡，即表面3从表面2得到的热量等于表面3向表面1辐射的热量。则其中：A1=A2，X2，3=X1，3=1，除Eb3外，其余均为已知量，带入可求

7、得Eb3，从而求得表面3的温度T3。第十二章传热过程和换热器热计算基础12.1冬季室内空气温度tf1=20℃，室外大气温度tf2=―10℃，室内空气与壁面的对流换热系数h1=8W/(m2·℃)，室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/(m2·℃)，已知室内空气的结露温度td=14℃，若墙壁由λ=0.6W/(m·℃)的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少？解：传热问题热阻网络：热流密度（1）若墙壁内壁面温度t=td=14℃时会结露，由于串联热路中q处处相等，所以（2）（1）、

8、（2）联立求解，可求得q和墙的厚度δ。12.5一直径为2mm、表面温度为90℃的导线，被周围温度为20℃的空气冷却，原先裸线表面与空气的对流换热系数h=22W/(m2·℃)。如果在导线外包上厚度为4mm的橡胶绝缘层，其导热系数λ=0.16W/(m·℃)，绝缘层外表面与空气的对流换热系数h=12W/(m2·℃)，若通过导线的电流保持不变，试求包上橡胶绝缘层后的导线温度tw及该导线的临界绝缘直径dc。解：未包绝缘层时，每米导线对空气的传热量为：由于包上绝热层后电流保持不变，则传热量亦不变。即：其中：