工程传热学课后习题答案
传热学-第五版-中建工-课后答案详解
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 Aλλ==2218.331012m --=⨯ 11．q t λσ=∆ const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线12. i R α 1R λ 3R λ 0R α 1f t −−→ q首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。
（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a α的大小。
） 13．已知：360mm σ=、0.61()Wm K λ=∙ 118f t =℃ 2187()Wh m K =∙210f t =-℃ 22124()Wh m K =∙ 墙高2.8m ，宽3m求：q 、1w t 、2w t 、φ 解：1211t q h h σλ∆=++＝18(10)45.92870.61124--=++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.已知：3H m =、0.2m σ=、2L m =、45λ=()W m K ∙ 1150w t =℃、2285w t =℃求：t R λ、R λ、q 、φ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．已知：50i d mm =、 2.5l m =、85f t =℃、273()Wh m K =∙、25110Wq m =求：i w t 、φ()i w f q h t h t t =∆=-⇒iw f qt t h =+51108515573=+=℃0.05 2.551102006.7i Aq d lq Wφππ===⨯⨯=16.已知:150w t =℃、220w t =℃、241.2 3.96()W c m K =∙、1'200w t =℃求： 1.2q 、'1.2q 、 1.2q ∆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=()Wm 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 kk-∆=⨯％8583.56 1.7283.56-==％ 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。
传热学课后答案(完结版)
2
tw2
3
tw1 tw 2 q2 1 2 3 1 2 3
再由：
tw1
λ
λ 3
tw2
q1
q2 0.2q1 ，有
tw1 tw 2 t t 0.2 w1 w 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3
得：
3 43 (
'2 3 2 5 6 2 R 0.265m k / W 2 3 0.65 0.024
"
由计算可知，双 Low-e 膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双 Low-e 膜双真 空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。 3． 4．略 5 ．
m2
(m 2 K )
、 h2 85W
(m 2 K )
、 t1 45 ℃
t2 500 ℃、 k ' h2 85W
求： k 、 、
(m 2 K )
、 1mm 、 398 W
(m K )
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： k
tw1 t w 2 x
(设 tw1 tw 2 ) ， 否则 t 与平壁 coust （即常物性假设）
其与平壁的材料无关的根本原因在 的材料有关 （2）由 4.略
q
dt dx
知，q 与平壁的材料即物性有关
5.解：
d 2 dt (r )0 dr dr r r1 , t tw1 (设tw1 t w 2 ) r r2 , t tw 2
绪论
思考题与习题（ P89 ）答案： 1． 冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：
工程传热学 习题解答 华中科技大学 许国良版 (5-7章)
G1 J2 Eb2 (1/ 2 1)q1,2 Eb2 2.32104W / m2
————————————————————————————————————
第二种：一板温度为 527℃，一板为 27℃
（1）板 1 的本身辐射 E1 Eb1 0.8 5.67 10 8 18579 W / m2
则 A1 X 1,2 A2 X 2,1 ，因 X 1,2 1, 所以 X 2,1 A1 / A2 ，于是有：
（a）
X 2,1
2(W
W / 2) / sin
s in
（b）
X 2,1
W 2H W
（c）
X 2,1
2H
W W
/ sin
7-3 解：第一种：两板温度都为 527℃。
（1）板 1 的本身辐射 E1 Eb1 0.8 5.67 10 8 (527 273)4 18579 W / m2
（2）
定性温度 t f
t
' f
t
'' f
2
45 ℃，物性参数与（1）相同，因为是被冷却，所以 n 取
0.3
Nu 0.023Re0.8 Pr0.3 hd
h 20 10 3 0.023 (3.95 10 4 )0.8 3.930.3 h 5294 .5W / m2 K 0.642
h 不同是因为：一个是被加热，一个是被冷却，速度分布受温度分布影响， Nu 不同。
5-9 解：
（1）
定性温度 t f
t
' f
t
'' f
2
45 ℃
查 45℃水的物性参数有：
990.2kg / m3 ,Cp 4.174kJ /(kg K), 0.642W /(m K),v 0.608106 m2 / s Pr 3.93, 601.4 106 kg / m s
工程热力学和传热学课后答案(前五章)
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。
（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。
试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。
试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。
（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。
有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。
大气压力为760mmHg。
试求:（1） 真空室以及I 室和II 室的绝对压力； （2） 表C 的读数；（3） 圆筒顶面所受的作用力。
传热学第五版课后习题答案(1)
传热学习题_建工版V0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =︒及w1t 285C =︒ ，试求热流密度计热流量。
解：根据付立叶定律热流密度为：2w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ⎛⎫--⎛⎫=-=-=- ⎪ ⎪-⎝⎭⎝⎭ 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。
通过整个导热面的热流量为：q A 30375(32)182250(W)Φ=⋅=-⋅⨯=0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m ².k)，热流密度q=5110w/ m ², 是确定管壁温度及热流量Ø。
解：热流量qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W)πΦ=⨯⨯ 又根据牛顿冷却公式wf hA t=h A(tt )qA Φ=∆⨯-=管内壁温度为：w f q 5110t t 85155(C)h 73=+=+=︒1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。
解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)， λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K).所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K)=0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K);矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K)=0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。
《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。
工程热力学和传热学课后答案前五章
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。
（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。
试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。
试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。
（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。
有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。
大气压力为760mmHg。
试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。
图1-2第二章热力学第一定律一．基本概念功：热量：体积功：节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。
华科版工程传热学课后习题答案
17.5第一章:1・3—大平板，高2・5m,宽2 m,厚0.03m 导热系数为45 W/(m ・K),两侧表 面温度分别为tl = 100-C, t2 = 80 "C,试求该板的热阻、热流量、热流密 度。
0)= Z4—= 45x 2.5x 2x 100~ 80 = 150/CW 3 0.03 1- 6 一单层玻璃窗，高1.2ni,宽1.5 in,玻璃厚0・3 mm,玻璃导热系数为九二1.05W/(m K),室内外的空气温度分别为20 9和5 9,室内外空气与玻璃窗之间对流换热的表面传热系数分别为hl = 5.5 W/(m2 K)和h2 = 20 W/(m2.K),试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热Q= Axq = 113.5W60.003…R-=- 3・3xl(T'K/W1.2x 1.5x 0.54- = ---------- ------ = 0」01K / W Ah 】 1.2x1.5x5.5A/T =1.2X 1.5X 20 =278X10 KW1・16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。
其余已知条件如图。
表面2是厚5=0.1 ni 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入=17.5 VV/(m.K), 试问在稳态工况下表面3的tw3温度为多少?解：若处于稳定工况，则一 / €8a(T ：x -T ：2)w3 — l wl A =127・l.OxO.lx5.67x IO -8 x(3004 -4004)=132.67 °C150x103 2.5x 2=30KW/m 2阻。
63W/〃F 20-510.003"" =----- + ------------- F -----5.50.5 20<P=fMa (r ；1-r ；2)=1-18 解：q = = 257.1W / /H 2d 1 0.4 1—+ — ------ +—A h 1.6 101・19 一厚度为0・4m, 导热系数为16 W/m K的平面墙壁，其一侧维持100・C的温度，另一侧和温度为10・C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。
工程热力学和传热学课后题答案
第十章
4、 汽油机定容加热循环的 工作条件为＝5,环境压力p1 0.1Mpa，温度 15C , 空气与汽油的质量比为 ： 汽油的发热值为 15 1, 44000kJ kg。求循环热效率、单位 质量空气的做功量和平 均压力。
解：先画出示意图：
t 1 t
1
1 t
1
解：设需要x分钟才能把空气瓶充满据题意： , x m pV ，m , m m充气后 m充气前 m一分钟 RT
(3 0.1) 106 5 (0.5 0.1) 106 5 则：m － ＝131.16 kg 287 50 273 （ ） 287 17 273 （ ） （注意将表压力换算成 绝对压力） x m 131.16 545.62 min 9.09hour 6 m一分钟 0.1 10 0.2 287 17 273 （ ）
解：（） t ,c 1 1 (2) t ,c
T2 300 273 1 0.694 T1 1600 273
W0 W0 Q1 t ,c 400 0.694 277.6KJ Q1
(3)Q2 Q1 W0 400 277.6 122KJ
12. 某热机循环中，工质先 TH 600K的第一热源吸收热量 1，再从TH 800K 从 Q 的第二热源吸收热量 1，向TL 300K的冷源放出热量 2，循环净功为 。在下列条 Q Q W 件下，试分别判断该热 机是可逆的、不可逆的 或不可能实现的： (1)Q1 1200J , Q1 400J , W 800J ( 2)Q1 1200J , Q1 400J , Q2 750J (3), Q1 400J , Q2 750J , W 900J 解：利用孤立系统的熵 增原理： S iso S工质＋S H S L 其中：S工质＝0 S H＝S H ＋S H ＝ ( S L＝ ( Q1 Q 1 ),高温热源放热，故 S H 0 TH TH
《传热学》课后题答案
29． 9.47KW；
hA )
q V [1 − e 4． T (τ ) = v hA
5． 1.52 和 0.7； 7． 14.4s 第 8 题：
ρCV
]
+tf ；
6． 1362.5 热电偶的时间常数远小于水银温度计；
119.05℃；
= Bi
hδ 39 × 0.003 = = 0.0024 < 0.1 ，故可采用集总参数法 λ 48.5 2haτ = = s 5.47 min ， τ 328.07 λδ
30.4KW/ m2
182.4KW
3．⑴梯度 2000，-2000。⑵热流- 2 × 10 , 2 × 10 。 4．⑴4.5 KW/ m2 7．
2
a ∂ 2 ∂t ∂t = 2 (r ) ∂τ r ∂r ∂r t ( r ,τ ) = t 0 −λ
∂t =0 ∂r
8.
∂T ∂ 2T εσ T 4U =a 2 + b ∂τ fρC p ∂x T = T0
d 2t t =a − by + cy 2 ；= y 0, = t tw ； 2 = 0 ； = y δ= t f 得到 t ,t dy w t − tw y θ ，代入速度场和该温度场于能量积分方程 = = t f − tw θ f δ t ∂t δ d δt u ( t f − t )dy = a ，并且设 ς = t ，略去 ς 的高阶项，可以得到 ς 的表达式，进而得到 δ t 的 ∫ 0 δ dx ∂y w
得到 l = 200mm ， t g = 157.07 C ， = ∆t 157.07 = − 84 73.07 C ,
0
= ξ
157.07 − 84 ×100% = 46.52% 157.07
工程热力学和传热学课后答案解析(前五章)
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。
（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度?3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。
试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。
试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。
（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。
有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。
大气压力为760mmHg。
试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3） 圆筒顶面所受的作用力。
图1-2第二章 热力学第一定律一．基本概念功： 热量： 体积功： 节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？ 2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。
传热学课后作业答案
1-10 一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为202m ，平均导热系数为1.04w/m.k ，内外壁温分别是520℃及50℃。
试计算通过炉墙的热损失。
如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式KW t A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-⨯⨯=∆=δλ每天用煤d Kg /9.3101009.22.753600244=⨯⨯⨯1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到以下数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径 d=14mm ，加热段长 80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热外表传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式()f w t t rlh q -=π2所以()f w t t d qh -=π＝49.33W/(m 2.k) 1-18 宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。
一航天器在太空中飞行，其外外表平均温度为250℃，外表发射率为0.7，试计算航天器单位外表上的换热量。
解：4T q εσ==0.7155250)./(1067.54428=⨯⨯⨯-K m W W/2m1-30 设图1-4所示壁面两侧分别维持在20℃及0℃，且高温侧受到流体的加热，)./(200,100,08.02101K m W h C t m f ===δ,过程是稳态的，试确定壁面材料的导热系数。
解：()()21111w w w f t t t t h q -=-=δλ()21111w w w f t t t t h --=∴δλ＝64)./(K m W1-32 一玻璃窗，尺寸为60cm cm 30⨯，厚为4mm 。
冬天，室内及室外温度分别为20℃及-20℃，内外表的自然对流换热外表系数为W ，外外表强制对流换热外表系数为50)./(K m W 。
工程传热学课后习题答案(修订)
A (Tw41
Tw42 )
A (tw2
tw3 )
∴
tw3
tw2
(Tw41
Tw42 )
127 1.0 0.1 5.67 108 (3004 4004 ) 17.5
132.67 C
1
1-18
解： q
为 100W/m。为把热损失减小到 50W/m，有两种材料可以同时被利用。材料 A
的导热系数为 0.5 w/m•K，可利用度为 3.14×10-3m3/m；材料 B 的导热系数为
0.1 w/m•K，可利用度为 4.0×10-3m3/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。
Ah1 1.2 1.5 5.5
1
1
27.8 103 K /W
Ah2 1.2 1.5 20
1-16 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。其余已知条件如图。表面 2 是厚δ=0.1 m 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λ = 17.5 W/(mK)， 试问在稳态工况下表面 3 的 tw3 温度为多少？
At
d 2 4
150
0.02915
0
58.2
已知空气隙的平均厚度Δ1、Δ2 均为 0.1mm，并设导热系数分别为λ1、λ2， 则试件实际的导热系数应满足：
1 1 At 1 2 1 1 0 1 2
0
Q l
ln(70 30)
工程传热学课后习题答案
0.03
q 150 103 30KW / m2 A 2.5 2
1-6 一单层玻璃窗，高 1.2m，宽 1.5 m，玻璃厚 0.3 mm，玻璃导热系数为 = 1.05 W/(mK)，室内外的空气温度分别为 20 ℃和 5 ℃，室内外空气与玻璃窗之间对 流换热的表面传热系数分别为 h1 = 5.5 W/(m2K) 和 h2 = 20 W/(m2K)，试求玻 璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。
Ah1 1.2 1.5 5.5
1
1
27.8 103 K /W
Ah2 1.2 1.5 20
1-16 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。其余已知条件如图。表面 2 是厚δ=0.1 m 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λ = 17.5 W/(mK)， 试问在稳态工况下表面 3 的 tw3 温度为多少？
t1
t2 1
100 10 0.4 1
257.1W / m2
h 1.6 10
1-19 一厚度为 0.4 m，导热系数为 1.6 W/mK 的平面墙壁，其一侧维持 100℃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 10 W/(m2K)， 求通过墙壁的热流密度。
1 1 1 2
0.0001 0.0001 0.00378 0.00267
0.02915
0.02646 0.03745 21.92% 0.02915
0
2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料 A 和 B 做成，且δA=2δB(见附图)。已知λ A=0.1 w/m•K，λB=0.06 w/m•K。烘箱内空气温度 tf1=400℃，内壁面的总表面 传热系数 h1=50 w/m2•K。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 tf2=25℃，外表面总表面传热系数 h2=9.5 w/m2•K。
工程传热学课后答案
1. 准静态过程是指系统经历一系列平衡状态，即过程中系统在每次状态变化时仅无限小地偏离平衡状态且随时恢复平衡状态的过程。
实现准静态过程的条件是：系统的状态变化无限小，过程进行无限慢。
2. ①静止封闭系统的热力学第一定律；②静止封闭系统且无摩擦耗散的准静态过程的热力学第一定律； ③静止封闭系统等压过程的热力学第一定律； ④静止封闭系统的等压过程的能量方程式； ⑤无轴功的稳定流动开口系统的能量方程式。
3. 答：利用气体的状态方程式T MR pV g =,充气前储气罐质量： ()()()kg T R Vp p T R V p M g b e g 01267.31000300287.06.110132516.01111=⨯⨯⨯⨯+=+==充气后储气罐质量：()kg T R V p M g 62984.111000340287.06.11013257222=⨯⨯⨯⨯==则储气罐充入气体质量为：()kg M M 61717.801267.362984.1112=-=-而每分钟进入储气罐的质量为：()kg T R V P M b g b 60870.01000290287.05.010*******=⨯⨯⨯⨯==所以所需时间为：s M M M t 40069.849min 15668.1460870.061717.8012===-=4.（P37 思考题5）何谓导热问题的单值性条件？它包含哪些内容？答：在完整地描述某个具体的导热过程时，除了导热微分方程之外，还必须说明导热过程的具体特点，该说明指的就是导热问题的单值性条件，也叫定解条件。
它包含有：①几何条件：规定了导热物体的几何形状和尺寸；②物理条件：说明了导热物体的物理特性，如物体的热物性参数的大小及其随其他参数（如温度）的变化规律，是否有内热源，其大小和分布情况；③初始条件：也即时间条件，给出了过程开始时刻物体内的分布状况；④边界条件：规定了物体在边界上与外界环境之间在换热上的联系或相互作用。
工程热力学和传热学课后答案(前五章)
第一篇工程热力学第一章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？错2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。
（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。
试问该真空造水设备的绝对压力有无变化?4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。
试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。
（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。
（1）不考虑水的蒸发，闭口系统。
（2）绝热系统。
注：不是封闭系统，有电荷的交换（3）绝热系统。
图1-15．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。
（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。
耗散效应（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。
可逆（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。
可逆（4）100℃的水和15℃的水混合。
有限温差热传递6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。
大气压力为760mmHg。
试求:（1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。
图1-2第二章热力学第一定律一．基本概念功：热量：体积功：节流：二．习题1．膨胀功、流动功、轴功和技术功四者之间有何联系与区别？2．下面所写的热力学第一定律表达是否正确？若不正确，请更正。
工程传热学课后题答案
第一章作业1-1对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？ 解：（a ）中热量交换的方式主要有热传导和热辐射。
（b ）热量交换的方式主要有热传导，自然对流和热辐射。
所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（a ）布置。
1-7一炉子的炉墙厚13cm ，总面积为20m 2，平均导热系数为1.04w/m ·k ，内外壁温分别是520℃及50℃。
试计算通过炉墙的热损失。
如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg ，问每天因热损失要用掉多少千克煤？解：根据傅利叶公式kwt A Q 2.7513.0)50520(2004.1=-⨯⨯=∆=δλ每天用煤d kg /9.3101009.22.753600244=⨯⨯⨯1-9在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d=14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率8.5w ，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式cm w t A Q ︒∙=-⨯⨯⨯=∆=2/3.49)2069(08.0014.014.35.8α1-14宇宙空间可近似的看作0K 的真空空间。
一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量？ 解：航天器单位表面上的换热量2484241/155)250(1067.57.0)(m w T T Q =⨯⨯⨯=-=-εσ1-27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。
其余已知条件如图。
表面2是厚δ=0.1m 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λ=17.5w/m •K ，试问在稳态工况下表面3的t w3温度为多少？解： 表面1到表面2的辐射换热量=表面2到表面3的导热量t w3 ε=1.0 t w2=127℃t w1=27℃ δδλσ2341420)(w w t t T T -=-cT T t t w w ︒=⨯-⨯+=-+=7.1325.171.0)34(67.5127)(444142023δλσ第二章作业2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图)。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
2
3
当 h 116W /( m K ) 时， s 2 2.094 10 / 116 18.05s
2
3
（2）过余温度
0 e / s 300e / s
s 2 18.05s
0
s1 36.1s
0 300
3-3 一厚 10 mm 的大平壁(满足集总参数分析法求解的条件)，初温为 300℃，密 度为 7800 kg/m3，比热容为 0.47 kJ/(kg℃)，导热系数为 45 W/(mK)，一侧有恒 定热流 q = 100 W/m2 流入，另一侧与 20℃的空气对流换热，换热系数为 70 W/(m2K)。试求 3min 后平壁的温度。
解：若处于稳定工况，则
A (Tw41 Tw42 )
A
(t w 2 t w 3 )
∴ tw3
(Tw41 Tw42 ) tw2
1.0 0.1 5.67 10 8 ( 3004 4004 ) 17.5 132.67 C 127
ql 2 ( t 1 t 4 ) r r r ln( 2 ) ln( 3 ) ln( 4 ) r3 r1 r2
1
2
3
2 3.14 ( 250 30) 45.5 90.5 110.5 ln( ) ln( ) ln( ) 40 45.5 90.5 45 0.25 0.12 312.77W / m
解： q
t f1 t f 2 1 1 h1 h2
20 5 63W / m 2 1 0.003 1 5.5 0.5 20
Q A q 113.5W
R 0.003 3.3 10 3 K / W A 1.2 1.5 0.5
1 1 0.101K / W Ah1 1.2 1.5 5.5 1 1 27.8 10 3 K / W Ah2 1.2 1.5 20
第一章：
1-3 一大平板，高 2.5 m，宽 2 m，厚 0.03m，导热系数为 45 W/(mK)，两侧表 面温度分别为 t1 = 100 ℃， t2 = 80 ℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。
解: R
0.03 1.3 104 K / W A 2.5 2 45
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。
4
d2 V
0.785
3 d 12 3.14 10
0.785
0.03 2 0.07
d3 V
0.785
3 2 d2 4 10
0.785
0.07 2 0.1
此时每米长度上的散热量为：
A t
45 2.5 2
100 80 150 KW 0.03
150 10 3 q 30 KW / m 2 A 2.5 2
1-6 一单层玻璃窗， 高 1.2m， 宽 1.5 m， 玻璃厚 0.3 mm， 玻璃导热系数为 = 1.05 W/(mK)，室内外的空气温度分别为 20 ℃和 5 ℃，室内外空气与玻璃窗之间对 流换热的表面传热系数分别为 h1 = 5.5 W/(m2K) 和 h2 = 20 W/(m2K)，试求玻 璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流换热热阻。
0 1 2 0.00378 0.00267 0.02646 0.03745 21.92% 0.02915 0.02915 0
2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料 A 和 B 做成，且δA=2δB(见附图)。已知λ A=0.1 w/m•K，λB=0.06 w/m•K。烘箱内空气温度 tf1=400℃，内壁面的总表面 传热系数 h1=50 w/m2•K。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 tf2=25℃，外表面总表面传热系数 h2=9.5 w/m2•K。
1
1-18 解： q
t1 t 2 100 10 257.1W / m 2 1 0.4 1 h 1.6 10
1-19 一厚度为 0.4 m，导热系数为 1.6 W/mK 的平面墙壁，其一侧维持 100℃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 10 W/(m2K)， 求通过墙壁的热流密度。
解：首先判断能否用集总参数法求解
0.002 0.01 R 2 l V Rl 0.91 10 3 m 2 2(l 0.5 R) 2 (0.01 0.001) A 2Rl R
解：根据稳态热平衡应有：
1
1
0.0001
0.0001
t f1 t f 2 1 A B 1 h1 A B h2
tw t f 2 1 h2
由此解得： B 0.0396m, A 0.0793m 2-10 一内径为 80mm，厚度为 5.5mm，导热系数为 45 W/m•K 的蒸汽管道，内壁温度
3-7 一根体温计的水银泡长 10 mm，直径 4 mm，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 85 W/(m2K)。 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， 4℃的病人口中取出。 已别水银泡的物性参数为 = 13520 才能将它从体温为 39． kg/m3，c = 139.4 J/(kg·℃)， = 8.14 W/(mK)。
Q l ln(70
100 20 74.2W / m 100 ) ln( ) 1 30 70 6.28 0.5 6.28 0.1 13.27 3.14 0.1
绝热性能好的材料 B 在内才能实现要求。
2-17 180A 的电流通过直径为 3mm 的不锈钢导线[λ=19W/（m·℃）]。导线浸在 ，导线的电阻率为 70 温度为 100℃的液体中，表面传热系数为 3000W/（m2·℃） μΩ·cm，长度为 1m，试求导线的表面温度及中心温度？
解： 根据能量守恒原理，有 cV
dt qA hA(t t ) d
3
对单位面积而言，其体积为 V A S 1 10mm 0.01m 代入其它参数，可得
7800 0.47 10 3 0.01 36660
dt 100 70(t 20) d
d2 V
0.785
3 d 12 4 10
0.785
0.03 2 0.0774
d3 V
0.785
3 2 d2 3.14 10
0.785
0.0774 2 0.1
此时每米长度上的散热量为：
Q l ln( 77.4
100 20 43.7 ) ln(100 ) 1 30 77.4 6.28 0.1 6.28 0.5 13.27 3.14 0.1
解：
I 2 R hdL(t w t ) R L 7 10 7 1 9.908 10 2 2 A (0.0015)
故热平衡为
(180) 2 9.908 10 2 3000 (3 10 3 )(t w 100)
为 250 ℃ ， 外 壁 覆 盖 有 两 层 保 温 层 ， 内 保 温 层 厚 度 45mm ， 导 热 系 数 为 0.25W/m•K，外保温层厚 20mm，导热系数为 0.12 W/m•K。若最外侧的壁面温
3
度为 30℃，求单位管长的散热损失。
解：
r1 40mm r2 40 1 45.5mm r3 40 1 2 90.5mm r4 40 1 2 3 110.5mm
解：对表面的换热系数 h 应满足下列热平衡式：h(100 20) 3.14 0.03 100 由此得 h=13.27 w/m2•K 每米长管道上绝热层每层的体积为
V
4
( d i 1 d i )
2
2
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。
2-2 在如图所示的平板导热系数测定装置中，试件厚度δ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Δ=0.1mm 的空气隙。设热 表面温度 t1=180℃，冷表面温度 t2=30℃，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。(Φ=58.2w d=120mm) 解：不考虑空气隙时侧得的导热系数记为λ0，则
由此解得 t w 213.5 ℃ 导线中心的温度为
I 2R 0.0015 2 2 2 r (0.0015) 213.5 ti tw 4 4 19
226.94 ℃
5
第三章：
3-1 一热电偶的ρcV/A 之值为 2.094 kJ/(m2K)，初始温度为 20℃，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 58 W/(m2K)及 116 W/(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。 cV cV 解： （1）时间常数 s ，已知 2.094 A hA
dt 70(t 150 / 7) d
6
dt 7 (t 150 / 7) d 3666
t
d (t 150 / 7) 7 d 分离变量积分 t ຫໍສະໝຸດ 150 / 7 3666 300 0