传热学-习题课-复习

R1是主要的热阻，要强化这一传热过程 首先应从强化气侧换热着手。
例7
如图所示的传热过程，已知：
tW 1 460。 C， t f 2 300。 C， 1 5mm， 2 0.5mm，
1 46.5 W m K , 2 1.16 W m K ,
h2 5800 W
例9
t1 t2 1 1 t t1 r r 1 1 1 r1 r2
(3-13)

热阻
d1d2

t
(3-15)
t R d1d 2
多层球壁
t1 tn1 n d d i 1 i i i 1
例9
例6 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数 h1=95W/(m2K)，壁面厚 2.5mm，导热系数 为 46.5W/(mK) ， 水 侧 表 面 传 热 系 数 h2=5800W/(m2K)。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？
400 50 0.033 0.00023 2 0.08475W m K
tW 1 tW 2 2l d2 ln d 1 2 3.14 0.08475 400 50 163W d2 ln d 1

q 15 0.04
t 40 30
例4
一长、宽各为10mm的等温集成电路芯片， 安装在一块底板上，温度为20C的空气在风 扇作用下冷却芯片。芯片最高允许温度为 85C，芯片与冷却气流间的平均表面传热系 数为 17515W/m2 。试确定在不考虑辐射时 芯片的最大允许功率是多少？芯片顶面高出 底板的高度为1mm。
抽气口密封性破坏使气体进入夹层，保温性 能下降。
例3
夏天，阳光照耀在一厚度为40mm的用层 压板制成的木门外表面上，用热流计测得木 门内表面的热流密度为 15W/m2 。外表面温 度为 40C ，内表面温度为 30C 。试估算此木 门在厚度方向上的导热系数。 解：
q
t 0.06 W m K
例8
d2 ln 1.1434 d1
d2 313.7mm
313.7 100 106.9mm 2
例9
一个储液氮的容器可近似地看成内径为 300mm 的圆球，球外包有厚 30mm 的多层 结构的隔热材料。隔热材料沿半径方向的当 量导热系数为 1.8e-4W/(m.k) 。球内液氮的 温度为 -195.6C ，室温为 25C ，液氮的相变 热为（汽化潜热）为199.6kJ/kg。试估算在 上述条件下液氮每天的蒸发量。
例4
有效换 热面
hAt 175 0.01 0.01 4 0.01 0.001 85 20 1.59W
例5
例 4中，如果把芯片及底板置于一个封闭 的机壳内，机壳的平均温度为 20C，芯片的 表面黑度为 0.9 ，其余条件不变，试确定芯 片的最大允许功率。
5
m K
2
W
例8
外径为 100mm 的蒸汽管道，覆盖密度为 20kg/m3的超细玻璃棉毡保温。已知蒸汽管 道外壁温度为 400C ，希望保温层外表面温 度不超过50C，且每米长管道上散热量小于 163W，试确定所需的保温层厚度。
例8
解：由附录4得导热系数：
0.033 0.00023 t
m 1.996 103 = 24 3600 d1d 2 t 3.14 1.8 104 25 195.6 0.6 0.66 0.03

1.647W
hAt A T14 T24


175 0.01 0.01 4 0.01 0.001 85 20 0.01 0.01 4 0.01 0.001
4 4 0.9 5.67 10 85 273 20 273 1.59 0.065 1.655 W 8
例2
热水瓶瓶胆剖面如图所示。瓶胆的两层玻 璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了 发射率很低（约0.05）的银。试分析热水瓶 具有保温作用的原因。如果不小心破坏了瓶 胆上抽气口处的密封性，会影响保温效果吗？
导热 第一类边 界条件 辐射换热
抽气口
例2
解： 抽成真空使导热和对流几乎都不会发生；壁 面很低的发射率大大削弱了内外壁面间的辐 射换热；
例6
解：
1 1 5 2 R1 1053 10 m K h1 95


W
2.5 10 R2 46.5
3
5.376 105 m 2 K


W
1 1 5 2 R3 17.24 10 m K h2 5800

Hale Waihona Puke Baidu

W
1 105 K 93 W m 2 K R1 R2 R3 1053 5.376 17.24
例1
如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 要实验测定夹层中流体的导热系数，应采 用哪一种布置？
热面 冷面 液体
a
b 冷面
液体
热面
解：
热面在下时可能引起夹层中间流体的自然对流，因此 b图中有导热和对流换热(表面换热)， a图中只有导热； 为避免对流的影响，实验测导热系数应选a图。
2 m K
试计算单位面积所传递的热量。
h2 , t f 2
tW 1
2 1
例7
R Rh1 R 1 R 2 1 0.005 0.0005 5800 46.5 1.16 71.09 10
t q R 160 2 225kW m 5 71.09 10