传热学 第一章 思考题和习题
第一章 部分习题参考答案-高建强
Φ = Ah(t w − tf ) t w = tf + (Φ / A) / h = tf + (q) / h = 80 + 5000 / 70 = 151.43 ℃ 热流量: Φ = Aq = πdlq = 3.1415926 × 50 / 1000 × 2.5 × 5000 = 1963.494 w
Nu = 0.023 Re0.8 Pr 0.4 = 0.023 × 532530.8 × 2.550.4 = 202.03
h= Nuλ 202.03 × 66.8 × 10−2 = = 7938.59W /(m 2 .K ) d 0.017
1-14 一房间内安装有一方形暖气片，其结构尺寸为：高 600mm，外表面积为 0.3m2。如果在 冬天维持室内温度 15℃，测得暖气片表面壁温为 35℃。 （1）采用推荐的特征数关联式计算 暖气片与空气的表面换热系数； （2）该暖气片的对流换热量。 附：推荐的自然对流换热的实验关联式： Nu = c(Gr Pr) ，式中 c, n 由下表确定：
（2） Φ = hAΔt =368.783×0.3×（35-15）=2212.698W 辐射换热 1-15 一空间飞行器的散热装置向 0K 的环境通过辐射散失飞行器运行中内部产生的热量。 如 果该散热表面的最高允许温度为 1200K，其表面的发射率为 0.8，试确定所允许的最大散热 功率。 解：可以将飞行器向空间的辐射散热看成一个小表面物体与大空间表面物体之间的换热。 则：辐射换热量为：
m1 / n
ρ
= uA ，定性温度 t = (t1 + t2 ) / 2 = (50 + 90) / 2 = 70 ℃
3
第 1 章 传热学基础
u=
m1 66.53 = = 1.3m / s nρA 231 × 977.8 × 3.14 × 0.00852 ud
传热学第一章习题
系数为
30 W ，空/(气m温射可看成是对0 K
黑体空间的辐射，试确定地球表面的平衡温度。
❖ 解：由热平衡关系，地球接受来自太阳的辐
射热量以两种方式散掉，即与空气的对流换 热及与太空的辐射换热，设过程为稳态，
q
h(Te
Tf
)
(Te4
T4 sky
第一章绪论练习题
思考题与典型题精解
[例1-1]人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天 和冬天都保持20摄氏度，那么在冬天与夏天、人在 房间里所穿的衣服能否一样？为什么?
解：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。 夏季室外温度比室内温度高，因此通过墙壁的热量传递 方向是由室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通 过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和 夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽 管冬季室内温度比夏季高，但人体在冬季通过辐射与墙 壁的散热比夏季高很多。人体对冷的感受主要是散热量 高，因此在冬季比在夏季感觉冷。
空气温度为-10℃，表面传热系数为15W/(m2 K).
试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与同样厚 度单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下，室 内、室外空气温度及表面传热系数相同。
❖解：①双层玻璃窗情形，由传热过程计算式:
Φ1
tf1 tf2
1 1 2 3 1
1
A(t f 1 t f 2 )
❖ 解： 按平壁导热计算公式
q t tw1 tw2
A
（1） q 389 150 100 3.89 105 W/ m2 0.05
（2）
q 50 150 100 5.0 104 W/m2 0.05
（3）
q 0.13 150 100 1.3 102 W/m2 0.05
《传热学》课后习题答案-第一章
传热学习题集第一章思考题1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。
2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答：① 傅立叶定律：，其中，－热流密度；－导热系数；－沿x方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
传热学课后习题答案
传热学课后习题答案第一章1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。
船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。
试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？解：遮光罩与船体的导热遮光罩与宇宙空间的辐射换热1-4 热电偶常用来测量气流温度。
用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。
解：结点与气流间进行对流换热与管壁辐射换热与电偶臂导热1-6 一砖墙表面积为12m2，厚度为260mm，平均导热系数为W/(m·K)。
设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。
1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm，加热段长80mm，输入加热段的功率为。
如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m2·K)，壁面厚，导热系数W/(m·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m2·K)。
设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。
为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。
1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)???0；(2)h1??；(3) h2?? 第二章2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m2。
使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm的水垢。
假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。
水垢的导热系数取为 1 W/(m·K)。
42400?3?10?3q??t?t??111???21?1解：℃?tq??2-2 一冷藏室的墙钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为、152mm及，导热系数分别为45 W/(m·K)、W/(m·K)及W/(m·K)。
传热学第一章习题详解
第一章思考题1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答：① 傅立叶定律：dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
《传热学》习题课(导热部分)
第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 10. 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常 物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝 热，其余三个边均与温度为tf的流体发生对流换热。 你能预测他所得的温度场的解吗？ 答：为以tf均匀分布的温度场。因一边绝热无热流 传递，其它三个边外的温度相同，无内热源，常物 性、稳态。如果不是以tf大小的均匀分布温度场， 就存在温差和外部有热流量交换，因无内热源，板 内无热量保持供给或吸收，就不能维持这个温差， 温差如有变化不符合稳态条件，只能是以tf大小均 匀分布的温度场。
第一章 绪论——习题
• 1-3 一宇宙飞船的外形示于附图中，其中外遮 光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口， 其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感 器。船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表 面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与 遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换 热的方式是什么？
飞船船体
第二章 导热基本定律及稳态导 热——思考题
• 9. 在式（2-49）所给出的分析解中， 不出现导热物体的导热系数，请你提供 理论依据。 答：因稳态、无内热源、导热系数为常 数的二维导热问题的控制方程（2-46a） 与导热系数无关；四个边界条件是温度 边界条件，不包含导热系数（2-46b）。 （2-49）式是上述定解问题的解，自然 不出现导热物体的导热系数。
q
A
T T
4 1
4 2
第一章 绪论——习题
• 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热 系数h1=95W/(㎡· K)，壁面厚δ=2.5㎜， λ=46.5W/(m·K)，水侧表面传热系数 h2=5800W/(㎡· K)。设传热壁可以看作平 壁，试计算各个环节单位面积的热阻及 从气到水的总传热系数。你能否指出， 为了强化这一传热过程，应首先从哪一 环节着手？
《传热学》课后习题答案-第一章
传热学习题集第一章思考题1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。
2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答：① 傅立叶定律：，其中，－热流密度；－导热系数；－沿x方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－辐射物体的热力学温度。
3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。
这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。
4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
传热学思考题题文全文
传热学思考题题文全文第1章《绪论》思考题1、一维大平壁稳态导热傅里叶定律的形式与牛顿冷却公式颇相似，那么为什么导热系数λ是物性，表面传热系数h却不是物性？2、导热傅里叶定律的写法（指负号）与问题中坐标的方位有没有什么关系？思考题 1.1附图中两种情形所对应的热流方程是否相同？3、试分析一只普通白炽灯泡点亮时的热量传递过程。
4、试分析一个灌满热水的暖水瓶的散热全过程中所有环节，应如何提高它的保温性能？5、请说明“传热过程”和“复合换热过程”这两个概念的不同点和相同点？6、对导热热流密度q和对对流换热时热流密度q的正负规定是否相同？为什么？7、你能正确区别热量，热流量，热流密度（或称热流通量）几个不同称呼的准确含义吗？它们哪些是矢量？在针对控制体积求和时，上述三个量是否处理方法相同？8、把q写成Φ/A，需要附加什么条件，还是无条件？9、你认为100 ℃的水和100 ℃的空气，哪个引起的烫伤更严重？为什么？10、酷热的夏天，用打开冰箱门的方法能不能使室内温度有明显的下降？11、热对流与对流换热有何根本的区别？12、列举你所了解的生活中或工程领域中传热的若干应用实例，并分析他们的基本传热原理。
13、为什么针对控制容积和针对表面的能量平衡关系有根本的差别？14、你认为传热学与热力学的研究对象和研究内容有什么相同和不同？15、三十多年以前，一名叫姆贝巴（Mpemba）的非洲学生曾经发现，同等条件下放在冰箱中的热冰琪淋汁反而比冷冰琪淋汁先开始结冰。
他请一位物理系的教授解释这个现象。
教授作了实测：用直径45 mm，容积100 cm3的玻璃杯放入温度不同的水在冰箱中冻结。
实验结果证明，在初始温度30℃～80℃范围内，温度越高，结冰越早。
你对这个问题如何认识？16、一位家庭主妇告诉她的工程师丈夫说，站在打开门的冰箱前会感觉很冷。
丈夫说不可能，理由是冰箱内没有风扇，不会将冷风吹到她的身上。
你觉得是妻子说得对，还是丈夫说得对？17、夏季会议室中的空调把室温定在24℃，同一个房间在冬天供暖季内将室温也调到24℃。
传热学课后答案(完整版)
绪论思考题与习题（89P -）答案：1．冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ—— 与地面的导热量 f Q ——与空气的对流换热热量注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。
2．略 3．略 4．略 5．略6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。
（T T 〉外内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。
（T T 〈外内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。
7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。
10．t R R A λλ= ⇒ 1t R R A λλ== 2218.331012m --=⨯11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线12、略13．解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒ 11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃222()w f q h t t =-⇒ 22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃ 45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯= 14. 解：40.27.407104532t K R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯30.2 4.4441045t R λσλ-===⨯2m K W • 3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15．()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.解：12441.2 1.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦ 44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t qc ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17．已知：224A m =、215000()Wh m K =•、2285()Wh m K =•、145t =℃2500t =℃、'2285()Wk h m K ==•、1mm σ=、398λ=()W m K •求：k 、φ、∆解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁即：12111k h h σλ=++＝3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k • 383.5624(50045)10912.5kA t KW φ-=∆=⨯⨯-⨯= 若k ≈2h'100k k k -∆=⨯％8583.561.7283.56-==％ 因为：1211h h =，21h σλ= 即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。
传热学知识点及思考题小结（汇编）
传热学知识点及思考题小结（汇编）第一篇：传热学知识点及思考题小结1.夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。
试从传热的观点分析原因。
【要点】首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。
夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。
而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。
因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。
因此，尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃)，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。
人体对冷感的感受主要是散热量，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。
2.工程中应用多孔性材料作保温隔热,使用时应注意什么问题?为什么? 【要点】保温材料应注意防潮。
保温材料的一个共同特点是它们经常呈多孔状，或者具有纤维结构，其中的热量传递是导热、对流传热、热辐射三种传热机理联合作用的综合过程。
如果保温材料受潮，水分将替代孔隙中的空气，这样不仅水分的导热系数高于空气，而且对流传热强度大幅度增加，这样材料保温性能会急剧下降。
3.在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？【要点】采用空心砖较好，因为空心砖内部充满着空气，而空气的导热系数相对较小，热阻较大，空心砖导热性较之实心砖差，同一条件下空心砖的房间的散热量小保温性好。
4.工程中应用多孔性材料作保温隔热,使用时应注意什么问题?为什么? 【要点】保温材料应注意防潮。
保温材料的一个共同特点是它们经常呈多孔状，或者具有纤维结构，其中的热量传递是导热、对流传热、热辐射三种传热机理联合作用的综合过程。
如果保温材料受潮，水分将替代孔隙中的空气，这样不仅水分的导热系数高于空气，而且对流传热强度大幅度增加，这样材料保温性能会急剧下降。
5.一块被烧至高温(超过400℃)的红砖，迅速投入一桶冷水中，红砖自行破裂，而铁块则不会出现此现象。
《传热学》2版 辅导资料 思考题参考答案
回答：导热系数等于常数的一维导热方程是（3-1-15），于是温度梯度可以写作(dt/dr) =c/r。可见，温度梯度与径向坐标成反比，即半径小的圆筒壁内侧的温度梯度一定大于外侧的温度梯度。所以附图(b)是正确的。
回答：非稳态导热问题遵循两个基本规律，一个是能量守恒定律，一个是傅里叶定律。在对物体内的任意微元体积做热平衡分析时，切记傅里叶定律中的热流密度和温度梯度均代表瞬时值，傅里叶定律的规律仍成立。
3．应用傅里叶定律时有哪些限制？
回答：限制条件是：（1）纯导热物体（非纯导热物体以当量或表观导热系数描述之）；（2）各向同性（各向异性物体须在导热主轴坐标系中运用傅里叶定律）；（3）非超短时间、超大热流密度或超低温度的导热问题。
3．凸状轴呈对称图形，如果侧面绝热且导热系数为常数，其一维稳态温度分布呈什么？
回答：在一维、稳态、无内热源且常物性条件下，热流量为常数，即A(x)dt/dx=常数。这表明导热的截面积A与温度梯度成反比。只有在等截面情况下，温度梯度才是常量。
回答：导热系数随温度变化时，函数关系一般是写作=0（1＋b t）的形式。但是一般来说0却并不代表0℃时该材料的导热系数。参见附图，这是因为0实际上是该式适用温度区间内近似线性关系的延长线与纵轴的交点。它一般不会正好与=f（t）曲线在0℃时的数值相等。
写为=0＋bt时，0未变，而b相当于原式中的0b。
8．已知某个确定的热流场q=f(x, y)，能否由此唯一地确定物体的温度场？或者还需要补充什么条件？反过来，从温度场能否唯一地确定热流场？
回答：导热问题中若全部边界条件都是第二类（包括绝热），将无法唯一地得到温度场的确定解。而对给定的温度场，却可以根据傅里叶定律唯一地确定热流场。因为一个物体若均匀地提升相同温度，其热流场将不会发生任何改变。即一个热流场可以对应无穷多个温度场。所以，导热问题必须至少具有一个温度参考点，才能唯一地确定其解。
南华大学工程热力学与传热学A第1-12章作业思考题（1）
第一章 基本概念思考题1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什么要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：准平衡过程（准静态过程）：是指过程中系统所经历的每一个状态都无限接近于平衡状态的过程。
可逆过程：是指当系统完成某一路径后，如果全过程沿相同的路径逆行而能使过程中所涉及的一切（系统，环境）都恢复到原来的状态而不留下任何痕迹，则这一过程即为可逆过程。
准静态过程和可逆过程的着眼点不同：准静态过程只着眼于工质内部的平衡，有无外部的机械摩擦（耗散）对工质内部的平衡并无影响；可逆过程则分析工质与外界作用所产生的总效果。
不仅强调工质内部的平衡，而且要求工质与外界作用可以无条件地逆复，过程进行时不存在任何能量的耗散。
可逆过程是无耗散的准静态过程。
所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
准平衡过程只注重的是系统内部 而可逆过程是内外兼顾！习题1-1已知大气压力计读数为755 mmHg ，试完成以下计算： （1）表压力为13.6Mpa 时的绝对压力（kPa ）； （2）绝对压力为2.5 bar 时的表压力； （3）真空表读数为700 mmHg 时的绝对压力； （4）绝对压力为0.5 bar 时相应的真空度（mbar ）。
解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==××=−kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==−=−= kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==−=−=kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==−==−1-4 图1-10所示的圆筒形容器，其直径为450mm ，压力表A 的读数为360kPa ，压力表B 的读数为170kPa ，大气压力为100mmHg 。
桂林电子科技大学热力学与传热学基础作业及答案
w = q − Δ u = −50 − 146.5 = −196.5kJ / kg
（2）忽略气体进出口宏观动能和势能的变化，则有轴功等于技术功，所以生产每 kg 压 缩空气所需的轴功为：
ws = q − Δ h = −50 − 146.5 − (0.8 0.175 − 0.1 0.845) 103 = −252kJ / kg
5. 不可逆过程是无法回复到初态的过程，这种说法是否正确？ 答：不正确。不可逆过程是指不论用任何曲折复杂的方法都不能在外界不遗留任何变化的情 况下使系统回复到初态，并不是不能回复到初态。
6. 没有盛满水的热水瓶，其瓶塞有时被自动顶开，有时被自动吸紧，这是什幺原因？ 答：水温较高时，水对热水瓶中的空气进行加热，空气压力升高，大于环境压力，瓶塞被自 动顶开。而水温较低时，热水瓶中的空气受冷，压力降低，小于环境压力，瓶塞被自动吸紧。
= 2708600W = 2708.6kW
所以气体流过系统时对外输出的功率为： P = Ws = 2708.6kW
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第三章
1. 循环的热效率公式
思考题
t
=1−
q2 q1
和
t
= 1 − T2 T1
有何区别？各适用什么场合？
答：前式适用于各种可逆和不可逆的循环，后式只适用于可逆的卡诺循环。
2. 循环输出净功愈大，则热效率愈高；可逆循环的热效率都相等；不可逆循环的热效率一
2－4 解：状态 b 和状态 a 之间的内能之差为：
ΔUab = Ub − Ua = Q − W = 100 − 40 = 60kJ
所以，a-d-b 过程中工质与外界交换的热量为：
Qa−d −b = ΔUab + W = 60 + 20 = 80kJ
传热学课后答案(完整版)
绪论思考题与习题（89P -）答案：1．冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ—— 与地面的导热量 f Q ——与空气的对流换热热量注：若直接暴露于下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。
2．略 3．略 4．略 5．略6．夏季：在维持20℃的室，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。
（T T 〉外内）冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。
（T T 〈外内）挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。
7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9．因、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。
10．t R R A λλ= ⇒ 1t R R A λλ== 2218.331012m --=⨯11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线12、略13．解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.9210.361870.61124--=++2W m111()f w q h t t =-⇒ 11137.541817.5787w f q t t h =-=-=℃ 222()w f q h t t =-⇒ 22237.54109.7124w f q t t h =+=-+=-℃45.92 2.83385.73q A W φ=⨯=⨯⨯= 14. 解：40.27.407104532t K R W A HL λσσλλ-====⨯⨯⨯30.24.4441045t R λσλ-===⨯2m K W • 3232851501030.44.44410t KW q m R λ--∆-==⨯=⨯ 3428515010182.37.40710t t KW R λφ--∆-==⨯=⨯ 15．()i w f q h t h t t =∆=-⇒i w f qt t h=+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq W φππ===⨯⨯=16.解：12441.2 1.2()()100100ww t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎣⎦44227350273203.96()()139.2100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦12''441.21.2()()100100w w t t q c ⎡⎤=-⎢⎥⎢⎥⎣⎦442273200273203.96()()1690.3100100W m ++⎡⎤=⨯-=⎢⎥⎣⎦'21.2 1.2 1.21690.3139.21551.1Wq q q m ∆=-=-=17．已知：224A m =、215000()Wh m K =•、2285()Wh m K =•、145t =℃2500t =℃、'2285()Wk h m K ==•、1mm σ=、398λ=()W m K •求：k 、φ、∆解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：12111k h h σλ=++＝3183.5611101500039085-=⨯++2()W m k •383.5624(50045)10912.5kA t KW φ-=∆=⨯⨯-⨯= 若k ≈2h'100k k k -∆=⨯％8583.561.7283.56-==％ 因为：1211h h ，21h σλ 即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。
传热学1章绪论总结问答题及答案.
绪论、名词解释热流量：单位时间通过某一面积所传递的热量，单位：W热流密度：单位时间通过单位面积的热流量（W / m2对流换热：流体流过固体壁面时，流体与固体壁面间产生热量传递的过程传热过程：热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程、解答题和分析题1、热能、热量、热流量与热流密度有何联系与区别？答：热能：物质所具有的内动能（广延量，物质的微观运动属性。
单位：焦耳J 热量Q:系统与外界依靠温差传递的能量（过程量。
单位：焦耳J。
热流（量）© :单位时间通过某一面积所传递的热量。
单位：瓦特w。
热流密度q：通过单位传热面上的热流量。
单位：W m2相互关系：卩兰：拓= 其中「是时间2、描述导热、对流换热及辐射换热三种传递方式之间的联系与区别。
或（热量的传递有哪三种基本方式？试用简练的语言说明这三种热传递方式之间的联系和区别。
）。
答：热量传递的三种基本方式为：热传导、热对流和热辐射。
1）导热和热对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；热对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混所导致的热量传递过程2）导热和热对流的联系是：在发生热对流的同时必然伴随有导热。
这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，3）热辐射指由于热的原因而发出辐射能的现象，热辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
注意：若考试是“对流换热”则把“热对流”的定义换成“对流换热”（2通过内层瓶胆的导热，热量 由内层瓶胆内壁传到其外壁;3、热对流”与对流换热”是否为同一现象？对流换热是否属于基本的传热方式？答：热对流与对流换热是两个不同的概念•属于不同现象，其区别为： 1 ）热对流是由于流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混所导致 的热量传递过程。
由于流体质点间的紧密接触，热对流也同时伴随有导热现象； 2）而对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动，工程中流体与温度不同的 固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热；对流换热是导热和热对流这 两种基本传热方式的综合作用4、 导热系数、表面换热系数及传热系数的单位分别是什么？哪些是物性参数，哪 些与过程有关？答：导热系数 是表征材料导热性能优劣的系数，是一种物性参数，不同材料的导 热系数的数值不同，即使是同一种材料，其值还与温度等参数有关。
传热学课后习题答案——第一章
【1-2】
解：根据题意可知，这是一个一维稳态传热过程。通过平壁一维稳态导热的热流密度为
由傅里叶公式有，单位时间内热损
每天产生的热损失
燃气炉需要提供的热量
所需费用
【1-4】
解：流动的空气与换热器之间是稳态对流传热。根据牛顿冷却公式
可知，换热面积
【1-7】
解：这是一个多层复合壁导热问题，各部分热阻既有串联，又有并联。简化模型如图所示
（1）由条件可知
传热学第一章习题教材
思考题与典型题精解
[例1-1]人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天 和冬天都保持20摄氏度，那么在冬天与夏天、人在 房间里所穿的衣服能否一样？为什么?
解：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。 夏季室外温度比室内温度高，因此通过墙壁的热量传递 方向是由室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通 过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和 夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽 管冬季室内温度比夏季高，但人体在冬季通过辐射与墙 壁的散热比夏季高很多。人体对冷的感受主要是散热量 高，因此在冬季比在夏季感觉冷。
解：①双层玻璃窗情形，由传热过程计算式:
Φ1
1 1 1 2 3 h1 A 1 A 2 A 3 A h2 A
1.1 1.2 [25 (10)] 1 3 10 3 5 10 3 3 10 3 1 20 1.05 0.026 1.05 15
解：热量的传递过程： 室内→里层玻璃外壁→里层玻璃内壁→夹层空气→外 层玻璃内壁→外层玻璃外壁→室外
夹层空气不流动，只起导热作失的热量比通过玻璃 向外散失的热量小，所以为了更好地保温采用双层玻 璃代替一层厚玻璃。
[例1-4] 有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中
[例1-12] 热平面周围的环境度 t f 20 C ，壁面敷设 厚 =30 mm的隔热层。隔热材料的导热系数
对流换热的表面传热系数h。 解：根据题意，如右图，穿过隔热层的热量为导热热 tf tw1 tw 2 t 量，于是： 1 A A
隔热层外表面与环境间的换热为对流换热：
[例1-6]冬天，在相同的室外温度条件下，为 什么有风比无风感到更冷些？ 解：假定人体表面温度相同时，人体的散热在 有风时相当于强制对流换热，而在无风时属自 然对流换热（不考虑热辐射或假定辐射换热量 相同时）。而空气的强制对流换热强度要比自 然对流强烈。因而在有风时从人体带走的热量 更多，所以感到更冷一些。
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思 考 题
1-1 试列举生活中热传导、对流传热和辐射传热的事例。
1-2 冬天，上午晒被子，晚上睡觉为什么还会感到暖和？
1-3 通过实验测定夹层中流体的导热率时，应采用图1-6中哪一种装置？为什么？
1-4 在思考题1-3中，流体为空气时导热率可用式（1-1）计算，式中t ∆为热、冷面的温度差，δ为空气夹层的厚度，Φ为通过空气夹层的热流量，A 为空气夹层的导热面积。
实践证明，t ∆不能太大，否则测得的热导率比真实的热导率大。
试分析其原因。
1-5 从传热的角度出发、采暖散热器的冷风机应放在什么高度最合适？
1-6 从表1-1对流传热系数的大致范围，你可以得出哪些规律性的结论？
1-7 多层热绝缘由铝箔和玻璃纤维纸、玻璃布、尼龙网等依次包扎而成，并且整个系统处在高真空下。
在20～300 K 的温度下它的热导率可低达)K m /(W 10)6.0(0.14⋅×−～,试分析其原因。
1-8 在深秋晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气报告却说清晨最低温度为2℃。
试解释这种现象。
但在阴天或有风的夜晚（其他条件不变），草地却不会披上白霜，为什么？
1-9 在一有空调的房间内，夏天和冬天的室温均控制在20℃，但冬天得穿毛线衣，而夏天只需穿衬衫。
这是为什么？（提示：参考图1-8，先画出夏天和冬天墙壁传热的温度分布曲线，再解释这种现象。
） 1-10 饱和水蒸气管道外包保温材料，试分析三种传热方式怎样组成由水蒸气经管道壁和保温层到空气的传热过程，并画出热阻串并联图。
1-11 在思考题1-10中，管道外壁的温度近似等于饱和水蒸气的温度。
试用热阻分析解释这一现象。
1-12 某双层壁中的稳态温度分布如图1-7所示，问哪一层材料的热导率大？哪一层材料的导热热阻大？ 1-13 某传热过程的温度分布曲线如图1-8所示，试分别画出其在下列情况下的温度分布曲线：（1）0 / →λδ；（2）∞→ h 1；（3）∞→ h 2；（4）；∞→ h 1，∞→ h 2。
1-14 一碗稀饭放在盛有自来水的面盆中冷却。
为了使稀饭冷却得快一些，用汤勺搅动。
问用汤勺搅动稀饭时稀饭冷却得快，还是搅动自来水时稀饭冷却的快？为什么？
1-15 图1-9为三种太阳能热水器的元件；图a 为充满水的金属管；图b 为在图a 的管外加一玻璃罩，玻璃罩和金属管间有空气；图c 为在图a 的管外加一玻璃罩，但罩与金属管间抽真空。
试分别用框图表示三元件的传热过程，并论述其效率由图a 向图c 逐步提高的原因。
1-16 有两幢形状和大小相同的房子，室内保持相同的温度。
早晨发现一幢房屋屋顶有霜，另一幢屋顶无霜。
试分析哪一幢房屋屋顶隔热性能好。
1-17 由4种材料组成图1-10所示的复合壁，界面接触良好，左面维持均匀恒定的温度1t ，右面维持均匀恒定的温度2t 。
如B λ比C λ大得多，能否用热阻并串联的方法求复合壁的总热阻？为什么？
1-18 某电路板上有4只晶体管，其金属管壳与支架相连，支架与一隔板相连（如图1-11所示），晶体管产生的热量经管壳和支架传给隔板。
假设：4只晶体管温度均匀且相同，本身热阻1i R 也相同；管壳与支架接触良好；支架为铝材，横断面足够大，使支架上几乎没有温度降；支架与隔板间连接处有热阻23R ；晶体管产生热量的一部分由管壳和支架散失，一部分由隔板散失。
试画出晶体管热量散失时热阻并串联情况。
习 题
1-1 平板导热仪是用来测量板状材料热导率的一种仪器，如图1-12所示。
设被测试件为厚20mm 、直径为300mm 的圆盘，一侧表面的温度为250℃，另一侧表面的温度为220℃，四周绝热，通过试件的热流量为63.6W 。
试确定试件材料的热导率。
1-2 机车中，机油冷却器的外表面面积为0.122m ，表面温度为65℃。
行驶时，温度为32℃的空气流过机油冷却器的外表面，表面传热系数为45 )K m /(W 2⋅。
试计算机油冷却器的散热量。
1-3 一电炉丝，温度为847℃，长1.5m ，直径为2mm ，表面发射率为0.95。
试计算电炉丝的辐射功率。
1-4 一外径为0.3m 的圆管，长6m ，外表面平均温度为90℃。
200℃的空气在管外横向流过，表面传热系数为85)K m /(W 2⋅。
入口温度为15℃的水在管内流动，流量为400kg/h 。
如果处于稳态，试求水的出
口温度。
水的比热容)K kg /(18kJ .4c p ⋅=。
1-5 一双层玻璃窗，宽1.1没，高1.2m ，玻璃[导热率)K m /(05W .11
⋅=λ]厚3mm ，中间空气隙[)K m /(W 1060.2-22⋅×=λ]厚7mm 。
求其导热热阻，并与单层玻璃窗比较（设空气隙仅起导热作用）。
1-6 在习题1-5中，如室内的表面传热系数
)K m /(9W h 21⋅=，室外的表面传热系数)K m /(15W h 22⋅=，室内外的空气温度分别为21℃和5℃。
求双层玻璃窗的传热热阻R 和热流量Φ。
1-7 一单层玻璃窗厚3mm ，其他条件同习题1-6。
试求其传热热阻R 和热流量Φ，并与习题1-6比较。
1-8 某锅炉炉墙，内层是厚7.5cm 、)K m /(10W .1⋅=λ的耐火砖，外层是厚0.64cm 、)
K m /(39W ⋅=λ的钢板，且在每平方米的炉墙表面上有18只直径为 1.9cm 的螺栓[)K m /(39W ⋅=λ]。
假定炉墙内、外表面温度均匀，内表面温度为920K ，炉外是300K 的空气，炉墙
外表面的表面传热系数为68)K m
/(W 2⋅，求炉墙的总热阻和热流密度。
1-9 厚10mm 、热导率为50)
K m /(W ⋅的平壁，两侧表面的表面传热系数分别为)K m /(10W h 21⋅=和)K m /(100W h 22⋅=。
试求下列情况下的总热阻并与原来热阻比较：（1）
)K m /(100W h h 221⋅==；（2）)K m /(10W h 21⋅=，)K m /(1000W h 22⋅=；壁厚
1.0mm =δ，1h 和2h 不变。
由结果你能得出什么结论？
1-10 一宾馆的墙壁结构如图1-13所示，即所谓复合壁。
其
尺寸和各层热导率如下：高3m ，宽4m 。
12mm A =δ，
1.5m H A =；12mm B =δ， 1.5m H B =；
50mm C =δ，25mm D =δ，
K)
0.16W/(m A ⋅=λ，K)0.2W/(m B ⋅=λ，K)0.04W/(m C ⋅=λ，K)0.17W/(m D ⋅=λ。
如果内壁温度C 5.17t w1°=，外壁温度C 5.1t w2°−=，求
稳态时此墙壁的散热量。
如A λ改为0.04K)W/(m ⋅，此
壁散热量又为多少？试评价以上两种情况下计算结果的准确
性。
1-11 有一厚23cm 的砖墙，外侧为厚5mm 的水泥，内侧为厚5mm 的木材。
水泥的热导率K)1.1W/(m 1⋅=λ，砖的热导率K)0.84W/(m 2⋅=λ，木材的热导率K)0.15W/(m 3⋅=λ。
由这样的壁构成边长3m 的“空中楼阁”壁外侧表面传热系数为23.2)K m
/(W 2⋅，内侧表面传热系数为8.1)K m /(W 2⋅。
室外温度为-10℃。
要保持室温为20℃，需多大功率的取暖器。
如只有一只2 kW 功率的电炉，室内温度能维持多少？
1-12 有一热导率K)0.49W/(m ⋅=λ、厚度400mm =δ的砖墙，其内侧表面温度为30℃，外侧是
温度为5℃的空气，外侧表面和内侧表面的传热系数分别为15)K m /(W 2⋅和7)K m /(W 2⋅。
市外侧
同时受到太阳照射，功率为每平方米600W 。
设壁面对阳光只吸收80%，试求通过砖墙的热流密度q 和室温fi t 。
1-13 将一个透明的薄膜型加热器件贴在汽车玻璃窗内表面上，以消除雾气。
通电加热该器件，玻璃内表面上有均匀热流密度。
当车内空气温度C 25t fi
°=时，表面传热系数)K m /(65W h 2o ⋅=。
玻璃窗厚度4mm =δ，热导率K)1.04W/(m ⋅=λ。
问要保持窗内表面温度C 15t wi °=，车窗单位表面上所需电功率P 是多少？如不加热，wi t 又为多少？
1-14 在寒冷的季节刮风时，人们会感到寒风刺骨，裸露的人体皮肤向周围大气的散热量会增加。
设人体脂肪层组织的厚度3mm =δ，其内表面温度wi t 保持36℃。
在无风时，其外表面传热系数)K m /(25W h 2o ⋅=。
当风速为0.5m/s 时，外表面传热系数o h 可达)K m /(65W 2⋅。
在这两种气候下，环境气温C -15t f °=。
试求：（1）在无风和刮风天气，皮肤单位面积上的热损失之比是多少？（2）在无风和刮风天气，皮肤外表面温度各是多少？（3）有风时热损失如与无风时一样，相当于无风时气温降至多少？。