传热学习题集

郑州大学

传热学

习题集

苏小江

2014/6/1

内容：书中例题和课后习题

绪论

[例0-1] 某住宅砖墙壁厚为2401=δmm ，其导热系数为6.01=λW/(m 2·K)，墙壁内、外两侧的表面传热系数分别为：)/(5.721K m W h ⋅= ，)/(1022K m W h ⋅=，冬季内外两侧空气的温度分别为：C t f 201=，C t f

52-=，试计算墙壁的各项热阻，传热系

数以及热流密度。

[例0-2] 一冷库外墙的内壁面温度为C t w 12-=，库内冷冻物及空气温度均为

C t f 18-=。已知壁的表面传热系数为)/(52K m W h ⋅=，壁与物体间的系统辐射系数

)/(1.54221K m W C ⋅=、，

试计算该壁表面每平方米的冷量损失？并对比对流换热与热辐射冷损失的大小？

13、求房屋外墙的散热热流密度q 以及它的内外表面温度 和

。已知：δ=360mm ，室外温度 = -10℃，室内温度

=18℃，墙的λ=0.61W/(m.K),内壁表面传热系数h1=87W/(m².K)，外壁h2=124W/(m ².K)。已知该墙高2.8m ，宽3m ，求它的散热量Φ？

15、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85℃，

管壁对空气的h=73W/m.℃，热流通量q=5110W/2

m。，试确定管壁温度及热流量。

16、已知两平行平壁，壁温分别为=50℃，=20℃，辐射系数 1.2

C 3.96，求每平方米的辐射换热量W/2

m。若增加到200℃，辐射换热量变化了多少?

第一章 导热理论基础

[例1-1]厚度为δ 的无限大平壁，λ为常数，平壁内具有均匀内热源

(W/m³)，平壁x=0的一侧绝热， x=δ的一侧与温度为f t 的流体直接接触进行对流换热，表面传热系数h 是已知的，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。

[例1-2] 一半径为R 长度为l 的导线，其导热系数λ为常数。导线的电阻率为ρ(Ω.m²/m)。导线通过电流I(A)而均匀发热。已知空气的温度为

，导线与空气之间的表面传热系数为h ，

试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。

2、已知Low-e 膜玻璃的导热系数为0.62W/(m.K)玻璃的导热系数为0.65W/(m.K)空气的导热系数为0.024W/(m.K)氩气的导热系数为0.016W/(m.K)试计算该膜双中空玻璃导热热阻。

6、一厚度为50mm 的无限大平壁，其稳态温度分布为: ℃式中a=200℃，b=－2000℃/m 2。若平壁材料导热系数为45W/m.℃，试求：(1)平壁两侧表面处的热流通量；

(2)平壁中是否有内热源?为什么?若有的话，它的强度应是多大?

2

t a bx =+

第二章稳态导热

[例2-1]有一锅炉炉墙由三层组成，内层是厚δ 1 =230mm的耐火砖，导热系数λ 1 =1.10W/(mK)；外层是δ 3 =240mm的红砖层，导热系数λ 3 =0.58W/(mK)；两层中间填以δ 2 =50mm的水泥珍珠岩制品保温层，导热系数λ 2 =0.072W/(mK)。已知炉墙内、外两表面温度t w1 =500℃、t w2 =50℃，试求通过炉墙的导热热流密度及红砖层的最高温度。

[例2-2]一由三层平壁组成的锅炉炉墙，结构与例2-1相同。但已知边界条件改为第三类，即：炉墙内侧温度=511℃，烟气侧对流换热的表面传热系数h1=31.1W/(m.K)；炉墙外厂房空气温度=22℃，空气侧对流换热的表面传热系数h2=12.2W/(m.K)。试求通过该炉墙的热损失和炉墙内、外表面的温度和。

[例2-3] 一炉渣混凝土空心砌块，结构尺寸如图所示。炉渣混凝土的导热系数λ1=0.79W/(m⋅K)，空心部分的导热系数λ2=0.29W/(m⋅K)。试计算砌块的导热热阻。

[例2-4]外径为200mm的蒸汽管道，管壁厚8mm，管外包硬质聚氨酯泡沫塑料保温层，导热系数λ1=0.022W/(m.K)，厚40mm。外壳为高密度聚乙烯管，导热系数λ2=0.3W/(m.K)，厚5mm。给定第三类边界条件：管内蒸汽温度=300℃，管内蒸汽与管壁之间对流换热的表面传热系数h1=120W/(m.K)；周围空气温度=25℃，管外壳与空气之间的表面传热系数h2=10W/(m.K)。求单位管长的传热系数、散热量和外壳表面温度。

[例2-5]设管道外径d=15mm，如果用软质泡沫塑料作为保温层是否合适？已知其导热系数λ=0.034W/(m.K)，保温层外表面与空气之间的表面传热系数h=10W/(m.K)。

[例2-6]一铁制的矩形直肋，厚δ =5 mm，高H = 50 mm，宽L = 1m，材料导热系数λ =58 w/mK，肋表面放热系数h = 12 w/mK，肋基的过余温度θo = 80 o C。求肋表面散热量和肋端过余温度。

[例2-6]如图2-18所示的环形肋壁，肋片高度l=19.1mm、厚度δ=1.6mm，肋片是铝制并镶在直径为25.4mm的管子上，铝的导热系数λ=214W/(m.K)。已知管表面温度=171.1℃，周围流体温度=21.1℃，肋片表面与周围流体之间的表面传热系数h=141.5W/(m².K),试计算每片肋片的散热量。

[例2-8]一传达室小屋，室内面积为3mx4m,高度为2.8m，红砖墙厚度为240mm，红砖的导热系数为0.43W/(m.K)。已知墙内表面温度为20℃，外表面温度为-5℃，试问通过传达室的四周墙壁的散热量为多少？

8、某建筑物的混凝土屋顶面积为20m²，厚为140mm，外表面温度为-15℃。已知混凝土的导热系数为1.28 W/(m.K)，若通过屋顶的散热量为5.5x10³W，试计算屋顶内表面的温度。

9、某教室的墙壁是一层厚度为240mm的砖层和一层厚度为20mm的灰泥构成。现在拟安装空调设备，并在内表面加一层硬泡沫塑料，使导入室内的热量比原来减少80%。已知砖的导热系数λ＝0.7W/(m·K)，灰泥的λ＝0.58W/(m·K)，硬泡沫塑料的λ＝0.06W/(m·K)，试求加贴硬泡沫塑料层的厚度。

16、蒸汽管道的内、外直径分别为160mm和170mm，管壁导热系数λ=58W/m.℃，管外覆盖两层保温材料：第一层厚度δ2=30mm，导热系数λ2＝0.093W/m.℃；第二层δ