传热学第二章思考题

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《传热学》(第五版)中国建筑工业出版社

《传热学》(第五版)中国建筑工业出版社

《传热学》(第五版)中国建筑工业出版社1、冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到:与地面的导热量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。

()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。

()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、11、直线而为时曲线12、 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,影响的大小。

)13、已知:、℃ ℃ 墙高2、8m,宽3m 求:、、、解:=℃ ℃14、已知:、、、℃、℃ 求:、、、解:15、已知:、、℃、、求:、℃16、已知:℃、℃、、℃ 求:、、解:17、已知:、、、℃ ℃、、、求:、、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:=若%%因为:,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。

18、略第一章导热理论基础思考题与习题()答案:1、略2、已知:、、、求:、解: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。

传热学思考题参考答案

传热学思考题参考答案

传热学思考题参考答案第一章:1、用铝制水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍安然无恙。

而一旦壶内的水烧干后水壶很快就被烧坏。

试从传热学的观点分析这一现象。

答:当壶内有水时,可以对壶底进行很好的冷却(水对壶底的对流换热系数大),壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高;当没有水时,和壶底发生对流换热的是气体,因为气体发生对流换热的表面换热系数小,壶底的热量不能很快被传走,故此壶底升温很快,容易被烧坏。

2、什么是串联热阻叠加原则,它在什么前提下成立?以固体中的导热为例,试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。

答:在一个串联的热量传递过程中,如果通过每个环节的热流量都相同,则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。

例如:三块无限大平板叠加构成的平壁。

例如通过圆筒壁,对于各个传热环节的传热面积不相等,可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。

第二章:1、扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么?有人认为,只要扩展表面细长,就可按一维问题处理,你同意这种观点吗?答:条件:(1)材料的导热系数,表面传热系数以及沿肋高方向的横截面积均各自为常数(2)肋片温度在垂直纸面方向(即长度方向)不发生变化,因此可取一个截面(即单位长度)来分析(3)表面上的换热热阻远远大于肋片中的导热热阻,因而在任一截面上肋片温度可认为是均匀的(4)肋片顶端可视为绝热。

并不是扩展表面细长就可以按一维问题处理,必须满足上述四个假设才可视为一维问题。

2、肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降及散热表面积增加。

因而有人认为随着肋片高度的增加会出现一个临界高度,超过这个高度后,肋片导热热流量会下降,试分析该观点的正确性。

答:的确肋片高度增加会导致肋效率下降及散热表面积增加,但是总的导热量是增加的,只是增加的部分的效率有所减低,所以我们要选择经济的肋片高度。

第三章:1、由导热微分方程可知,非稳态导热只与热扩散率有关,而与导热系数无关。

《传热学》课后习题答案-第二章

《传热学》课后习题答案-第二章
第二章 思考题 1 试写出导热傅里叶定律的一般形式,并说明其中各个符号的意义。
t q=-gradt n x ,其中: gradt 为空间某点的温 答:傅立叶定律的一般形式为: 度梯度; n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量,指向温度升高的方向; q 为该处的热流
密度矢量。 2 已知导热物体中某点在 x,y,z 三个方向上的热流密度分别为 热密度矢量?
W /( m 2 .K ) 。同时,有一股辐射能透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上,如附图所示。 t 60 基板的另一面维持在温度 t1 30 ℃。生成工艺要求薄膜与基板结合面的温度 0 ℃,试
确定辐射热流密度 q 应为多大?薄膜的导热系数
f 0.02W /( m.K )
, 基板的导热系数
2-3 有一厚为 20mm 的平板墙,导热系数为 1.3 W /( m.K ) 。为使每平方米墙的热损失不超过 1500W,在外表面上覆盖了一层导热系数为 0.12 W /( m.K ) 的保温材料。已知复合壁两侧的温 度分别为 750℃及 55℃,试确定此时保温层的厚度。 解:依据题意,有
q
1 2 1 2
q1
解:

Q Aq 41.95W q2 5200 44.62 q 116 . 53 1 所以
1 2 3 1 2 3 =116.53W/ m 2
t1 t 2
q2
t1 t 2
1 1
5200w / m
2-10 某些寒冷地区采用三层玻璃的窗户,如附图所示。已知玻璃厚δg=3 ㎜,空气夹层宽δ 。玻璃面向室内的表面温度 ti=15℃,面向室外 air=6 ㎜,玻璃的导热系数λg=0.8W/(m·K) 的表面温度 to=-10℃,试计算通过三层玻璃窗导热的热流密度。 解: 2-11 提高燃气进口温度是提高航空发动机效率的有效方法。 为了是发动机的叶片能承受更高 的温度而不至于损坏, 叶片均用耐高温的合金制成, 同时还提出了在叶片与高温燃气接触的 表面上涂以陶瓷材料薄层的方法, 如附图所示, 叶片内部通道则由从压气机来的空气予以冷 却。陶瓷层的导热系数为 1.3W/(m·K) ,耐高温合金能承受的最高温度为 1250K,其导热 系数为 25W/(m·K)。在耐高温合金与陶瓷层之间有一薄层粘结材料,其造成的接触热阻为 10-4 ㎡· K/W。 如果燃气的平均温度为 1700K, 与陶瓷层的表面传热系数为 1000W/(㎡· K), 冷却空气的平均温度为 400K,与内壁间的表面传热系数为 500W/(㎡·K),试分析此时耐高 温合金是否可以安全地工作? 解: 2-12 在某一产品的制造过程中,厚为 1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜,其厚度为 0.2mm。薄膜表面上有一股冷却气流流过,其温度为 20℃,对流换热表面传热系数为 40

传热学第二章答案

传热学第二章答案

第二章思考题1 试写出导热傅里叶定律的一般形式,并说明其中各个符号的意义。

答:傅立叶定律的一般形式为:nx t gradt q∂∂-=λλ=-,其中:gradt 为空间某点的温度梯度;n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量,指向温度升高的方向;q 为该处的热流密度矢量。

2 已知导热物体中某点在x,y,z 三个方向上的热流密度分别为y x q q ,及z q ,如何获得该点的热密度矢量?答:k q j q i q q z y x ⋅+⋅+⋅=,其中k j i,,分别为三个方向的单位矢量量。

3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。

答:导热微分方程式所依据的基本定律有:傅立叶定律和能量守恒定律。

4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。

答:① 第一类边界条件:)(01ττf t w =>时,② 第二类边界条件:)()(02τλτf x tw =∂∂->时③ 第三类边界条件:)()(f w w t t h x t-=∂∂-λ5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。

答:在一个串联的热量传递过程中,如果通过每个环节的热流量都相同,则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。

使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。

7.通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关,而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关,怎样理解?答:因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关,而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关,所以绝对半径不同时,导热量不一样。

6 发生在一个短圆柱中的导热问题,在下列哪些情形下可以按一维问题来处理? 答:当采用圆柱坐标系,沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。

8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么?有人认为,只要扩展表面细长,就可按一维问题来处理,你同意这种观点吗?答:只要满足等截面的直肋,就可按一维问题来处理。

传热学第二章答案

传热学第二章答案

第二章3.导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程,试问,若平壁两侧给定边界条件Tw1和Tw2,为什么这一导热过程的温度分布与平壁的材料无关?相同的平壁厚度,不同的平壁材料,仍给定第一类边界条件,热流密度是否相同? (1)温度分布为 121w w w t t t t x δ-=-(设12w w t t >)其与平壁的材料无关的根本原因在coust λ=(即常物性假设),否则t 与平壁的材料有关 (2)由 dtq dxλ=- 知,q 与平壁的材料即物性有关 6.同上题,若已知边界条件为第三类,即已知Tf1,h1,Tf2,h2.试倒通过空心球壁热量的计算公式和球壁的传热热阻。

9.某教室有一层厚度为240mm 的砖层和一厚度为20mm 的灰泥构层。

现安装空调设备,并在内表面加贴一层硬泡某塑料,是导入室内的热量比原来少了80%。

已知砖的导热系数λ=0.7W/(m*k),灰泥为λ=0.58W/(m*k),硬泡某塑料的导热系数为λ=0.06W/(m*k),试求出硬泡某塑料厚度。

已知:12240,20mm mmδδ==,120.7/(),0.58/()W m k W m k λλ=⋅=⋅3210.06/(),0.2W m k q q λ=⋅= 求:3δ解: 设两种情况下的内外面墙壁温度12w w t t 和保持不变,且12w w t t >由题意知:1211212w w t t q δδλλ-=+122312123ww t t q δδδλλλ-=++再由: 210.2q q =,有121231212121230.2w w w w t t t t δδδδδλλλλλ--=+++221313212tw 1tw 2q 11λ12λ23λ3得: 123312240204()40.06()90.60.70.58mm δδδλλλ=+=⨯⨯+= 12.已测得三层平壁的壁面温度为Tw1,Tw2,Tw3和Tw4依次为600℃,480℃,200℃和60℃,再稳态情况下,试问各层导热热阻在总热阻中所占的比例为多少?1600w t =℃,2480w t =℃,3200w t =℃,460w t =℃求:123,,R R R R R R λλλλλλ解:由题意知其为多层平壁的稳态导热 故有: 14122334123w w w w w w w w t t t t t t t t q R R R R λλλλ----==== ∴112146004800.2260060w w w w R t t R t t λλ--===-- 223144802000.5260060w w w w R t t R t t λλ--===--33414200600.2660060w w w w R t t R t t λλ--===-- 15.如图,一刚进混泥土空斗强,刚进混泥土的导热系数为λ=1.52W/(m*k),空气层的当量导热系数为λ=0.742W/(m*k)。

传热学思考题及答案

传热学思考题及答案

第二章思考题1 试写出导热傅里叶定律的一般形式,并说明其中各个符号的意义。

答:傅立叶定律的一般形式为:n x t gradt q ∂∂-=λλ=-,其中:gradt 为空间某点的温度梯度;n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量,指向温度升高的方向;q 为该处的热流密度矢量。

2 已知导热物体中某点在x,y,z 三个方向上的热流密度分别为y x q q ,及z q ,如何获得该点的 热密度矢量? 答:k q j q i q q z y x ⋅+⋅+⋅=,其中k j i ,,分别为三个方向的单位矢量量。

3 试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。

答:导热微分方程式所依据的基本定律有:傅立叶定律和能量守恒定律。

4 试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。

答:① 第一类边界条件:)(01ττf t w =>时,② 第二类边界条件:)()(02τλτf x tw =∂∂->时 ③ 第三类边界条件:)()(f w w t t h x t -=∂∂-λ5 试说明串联热阻叠加原则的内容及其使用条件。

答:在一个串联的热量传递过程中,如果通过每个环节的热流量都相同,则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。

使用条件是对于各个传热环节的传热面积必须相等。

7.通过圆筒壁的导热量仅与内、外半径之比有关而与半径的绝对值无关,而通过球壳的导热量计算式却与半径的绝对值有关,怎样理解?答:因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关,而通过球壳的导热热阻却和球壳的绝对直径有关,所以绝对半径不同时,导热量不一样。

6 发生在一个短圆柱中的导热问题,在下列哪些情形下可以按一维问题来处理?答:当采用圆柱坐标系,沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。

8 扩展表面中的导热问题可以按一维问题来处理的条件是什么?有人认为,只要扩展表面细长,就可按一维问题来处理,你同意这种观点吗?答:只要满足等截面的直肋,就可按一维问题来处理。

(完整版)第四版传热学第一、二章习题解答

(完整版)第四版传热学第一、二章习题解答

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: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;wt -固体表面温度;ft -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。

传热学思考题题文全文

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℃。

传热学习题答案第二章

传热学习题答案第二章

致谢:本章答案由建环0902汤晓岑同学起草,由张舸作部分修改。

7.解:由题意得,为稳态导热。

由题意得,为稳态导热。

R λ=δλ=0.250.7=0.3570.357mm 2K/W Φ=q ×A =A ×Δt R λ=1515−−(−5)0.357×3×4=672W9.9.解:解: R λ=δ1λ1+δ2λ2R λ′=δ1λ1+δ2λ2+δ3λ3q =Δt R λq ′=Δt R λ‘=0.2q =0.2Δt R λ∴∴R λ′=5R∴∴δ3=4 δ1λ1+δ2λ2 λ3=4 0.240.7+0.020.58 ×0.06=0.091 m 0.091 m==91 mm10.10.解:解:此题中导热系数为温度的线性函数,以平壁的平均温度)tt(t w w 2121+=计算导热系数,仍可以用q =λΔtδ计算热流密度。

计算热流密度。

q =λΔt δ=(0.094+0.000125t w 1+t w 22)(t w 1−t w 2)δ 取2340m /W q =,C t ,C t w w5045021==,得 m .1470=d若要求2340m /W q £,则必须有m .1470³d 。

15.15.解:把复合墙体看成是有空心部分和无空心部分的并联,通过这两部分的热解:把复合墙体看成是有空心部分和无空心部分的并联,通过这两部分的热流之和等于总热流,但热流密度不满足这种叠加关系,但热流密度不满足这种叠加关系,故应以有限面积热阻进行故应以有限面积热阻进行串并联计算。

串并联计算。

注意此题的传热方向应是沿上下方向,注意此题的传热方向应是沿上下方向,为计算传热面积,为计算传热面积,为计算传热面积,取深度方向为取深度方向为1米。

米。

长长度方向上为无限长,故可取一个实心混凝土层和一个复合层作为并联的单位。

R λ1=δλ1A 1=(35+130+35)1.53×(201.53×(20∗∗1)≈6.54K/WR λ2=2δ1λ1A 2+δ2λ2A 2=2∗351.53×(3101.53×(310∗∗1)+1300.742×(3100.742×(310∗∗1)≈0.71K/W∴∴R λ=11R λ1+1R Rλ2=116.54+10.71=0.64 K/W16.解:(1)R 1=12πλln d 2d 1=12π×58ln 170160=1.66×10−4 m ∙K/WR 2=12πλ2ln d 2+2δ2d 2=12π×0.093ln170+2×30170=0.517 m ∙K/W R 3=12πλ3ln d 2+2δ2+2δ3d 2+2δ2=12π×0.17ln 170+2×30+2×40170+2×30 =0.279 m ∙K/W(2)q l =tw 1−t w 4R 1+R2+R 3=300−501.66×10−4+0.517+0.279=314 W/m(3) q l=t w 1−t w 2R 1 =>=> t w 2=t w 1−q l ∙R 1 =300−314×1.66×10−4 =299.95 ℃ 同理,t w 3=t w 1−q l ∙(R 1+R 2)=300−314×(1.66×10−4+0.517)=137.61 ℃19.解:q l =t w 1−t w 212πλln d 2d 1+12πλ1ln d 2+δd 2=180−4012π×40ln10085+12π0.053ln100+2δ100=52.3 W/m∴δ≈71 mm23.解:1.求温度场的数学表达。

《传热学》第2章-稳态导热

《传热学》第2章-稳态导热
第一类边界条件: x 0 , t t w1 积分得:
控制方程
边界条件
x , t tw 2
t
dt 1 2 0 ( 1 bt ) c1 0 ( t bt ) c1 x c2 tw1 dx 2
代入边界条件,得:
1 1 2 2 ( t bt ) c 0 c , ( t bt 1 2 0 w2 w 2 ) c1 c 2 0 w1 2 w1 2 1 2 c ( t bt 2 0 w1 w1 ) 2 t w1 t w 2 1 c [ 1 b( t w1 t w 2 )] 0 1 2
tw 2 tw3
2
tw3 tw4
3
tw1 tw4 tw1 tw4 3 相加可得: q R ,1 R ,2 R ,3 R ,i
i 1
例2-1:有一锅炉炉墙,三层,内层为230mm的耐火 砖层,中间为50mm厚的保温层,外层为240mm的 红砖层,导热系数分别为1.10 W/(m.K) ,0.072 W/(m.K) ,0.58W/(m.K),已知炉墙内外表面温度 为500℃与50℃,求炉墙的导热热流密度和红砖墙的 最高温度。
第二章 稳态导热
Steady-State Conduction —— One Dimension
主要内容
掌握稳态导热。
§2-1 §2-2 §2-3 §2-4 §2-5 §2-6
通过平壁的导热 通过复合平壁的导热 通过圆筒壁的导热 具有内热源的平壁导热 通过肋片的导热 通过接触面的导热
对各层直接应用单层大平壁的热量计算式 tw1 tw 2 tw1 tw 2 第一层平壁 : q1 , 变换 : q1 R ,1 t w1 t w 2 1 R ,1

传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]之欧阳音创编

传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]之欧阳音创编

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 dtq 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/(m2.K);③传热系数的单位是:W/(m2.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。

传热学课后答案(完整版)

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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。

传热学课后答案(完整版)

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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)

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

《传热学》2版 辅导资料 思考题参考答案
2.参见附图,圆筒壁内侧t1<t2,请判断壁内温度分布应该是两图中哪一个?并说明理由,设导热系数等于常数。
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。

桂林电子科技大学热力学与传热学基础作业及答案

桂林电子科技大学热力学与传热学基础作业及答案
2-8 解:(1)压缩过程中每千克空气所作的压缩功为:
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
小贱制作
第三章
1. 循环的热效率公式
思考题
t
=1−
q2 q1

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

传热学第二章思考题

传热学第二章思考题

传热学第二章思考题第二章思考题1、什么是傅里叶导热定律?它的意义是什么?傅里叶定律:在任意时刻,各向同性连续介质内任意位置处的热流密度在数值上与该点的温度梯度的大小成正比,方向相反。

意义:它揭示了导热热流与局部温度梯度之间的内在关系,是试验定律。

2、傅里叶定律中并没有出现时间,能否用来计算非稳态导热过程中的导热量?可以用来计算非稳态导热过程中的导热量3、试举例说明影响导热系数的因素有哪些?物性参数,与物质的几何形状,质量体积等因素无关主要取决于物质的种类、结构、密度、温度、压力和含湿量等有些材料,如木材、结构体、胶合板等还与方向有关(各向异性材料)有关4、什么是保温材料?选择和安装保温材料是应注意哪些问题?习惯上吧导热系数较小的材料称为保温材料(又称隔热材料或绝热材料)。

保温材料要注意防潮、防水。

5、推导导热微分方程式时依据的原理和定律是什么?依据:能量守恒定律和导热定律6、说明直角坐标系下的导热微分方程的适用条件。

某均质、各向同性物体内发生着导热过程,内部有强度为Φ的均匀内热源。

7.具体导热问题完整的数学描述应包括哪些内容?答:(1)导热微分方程()λφρτ+++=222222ztytxtct【直角坐标系】(2)单值性条件8.何谓导热问题的单值性条件?它包括哪些内容?答:(1)单值性条件:对问题予以描述的说明或限定性条件(2)内容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征,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: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。

9.试分别用数学语言及传热术语说明导热问题三种类型的边界条件。

答:(1)第一类边界条件。

规定了导热物体在边界上的温度,即()ττ,,,|,0zyxftw=>(2)第二类边界条件。

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第二章思考题
1、什么是傅里叶导热定律?它的意义是什么?
傅里叶定律:在任意时刻,各向同性连续介质内任意位置处的热流密度在数值上与该点的温度梯度的大小成正比,方向相反。

意义:它揭示了导热热流与局部温度梯度之间的内在关系,是试验定律。

2、傅里叶定律中并没有出现时间,能否用来计算非稳态导热过程中的导热量?
可以用来计算非稳态导热过程中的导热量
3、试举例说明影响导热系数的因素有哪些?
物性参数,与物质的几何形状,质量体积等因素无关
主要取决于物质的种类、结构、密度、温度、压力和含湿量等
有些材料,如木材、结构体、胶合板等还与方向有关(各向异性材料)有关
4、什么是保温材料?选择和安装保温材料是应注意哪些问题?
习惯上吧导热系数较小的材料称为保温材料(又称隔热材料或绝热材料)。

保温材料要注意防潮、防水。

5、推导导热微分方程式时依据的原理和定律是什么?
依据:能量守恒定律和导热定律
6、说明直角坐标系下的导热微分方程的适用条件。

某均质、各向同性物体内发生着导热过程,内部有强度为Φ的均匀内热源。

7.具体导热问题完整的数学描述应包括哪些内容?
答:(1)导热微分方程
()
λ
φ
ρ
τ

+


+


+


=


2
2
2
2
2
2
z
t
y
t
x
t
ct
【直角坐标系】
(2)单值性条件
8.何谓导热问题的单值性条件?它包括哪些内容?
答:(1)单值性条件:对问题予以描述的说明或限定性条件
(2)内容
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征,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: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。

9.试分别用数学语言及传热术语说明导热问题三种类型的边界条件。

答:(1)第一类边界条件。

规定了导热物体在边界上的温度,

()ττ,
,
,
|
,0z
y
x
f
t
w
=
>
(2)第二类边界条件。

规定了导热物体在边界上的热流密度分布,

()τ
λ
τ,
,
,
|
|
,0z
y
x
f
n
t
q
w
w
=


-
=
>
(3)第三类边界条件。

从物体内部以导热的方式通过控制容积面离开的热流密度必然等于边界上流体以对流传热方式带走的热流量,

)
|
(
|
f
w
w
t
t
h
n
t
-
=



10、能否将三类边界问题表示成统一的表达式?什么时候第三类边界条件可以转化为第一类边界条件?
三类边界条件可以统一写成:
当A=D=1,B=C=0时,为第一类边界条件;当B=D=1,A=C=0时,为第二类边界条件;当B=C=1,A=D=0时,为第三类边界条件。

当Bi无穷大时,此时物体内部的导热热阻δ/远大于表面热阻1/h,这样可以忽略对流热阻,初始时刻壁面温度即为流体温度,这样可将第三类边界条件转为第一类边界条件。

11、直角坐标系下的二维无内热源、稳态导热微分方程为:
中并无导热系数。

因此有人说该导热物体内部的温度分布与导热系数无关,你认为对吗?
不对。

二阶微分方程并不能说明问题
由傅里叶定律可知,,
得,可知温度分布是与导热系数有关系的。

12、一维无限大平壁的稳态导热问题,两侧给出的都是第二类边界条件,能否求出平壁的温度分布?在三类边界条件中,两侧面边界条件的哪些组合可以使平板中的温度场获得确定的解?
不能,一侧第一类边界条件,另一侧第二类边界条件则可求出。

两侧面的第一类边界条件;一侧面的第一类边界条件和第二类边界条件;一侧面的第一类边界条件和另一侧面的第三类边界条件。

13.为什么导电性能好的金属的金属导热性能好?
答:因为,在通常金属材料中,起导电作用的是自由电子,自由电子越多导电性越好;而纯金属中起导热作用的主要依靠自由电子的迁移,自由电子越多,导热性越好,所以,导电性好的金属导热性也好。

14.冬天,新建民居楼刚住进时比住了很久的旧楼更冷,为什么?
答:热量从屋内传到屋外有三个过程,第一个是空气和屋内壁面的对流换热,第二是墙内外的导热,最后是墙外壁和屋外空气的对流换热。

新建的居民楼墙壁湿
度较大,即含水量较大,而水的传热系数比水泥大,也就是说湿墙比干墙的传热系数大,所以导热好,所以相同时间里,屋子里向屋外传出的热量也大,所以屋内温度较低。

15.在寒冷的北方地区,建房用砖采用实心砖还是多孔砖好,为什么?
答:在其他条件相同的情况下,由于多孔砖内充满了不动的空气,空气在纯导热时,导热系数远远低于实心转的导热系数,是很好的绝热材料。

在寒冷的北方地区,需要保温性能好的房子,因此,采用多孔砖好。

16、冬天,经过白天太阳晒过的棉被,晚上盖起来感到很暖和,并且经过拍打以后效果更加明显。

试解释原因。

棉被经过晾晒后,可使棉花的空隙里进入更多的空气,并且经过拍打后的棉被将更加蓬松,空气含量将更多,而棉被的传热主要是靠导热,而空气的导热系数很小,所以更暖。

17、说明导热系数和热扩散系数之间的区别和联系。

热扩散系数和导热系数是两个不同的物性参数。

热扩散系数综合反映了物体的导热能力与储存热能能力的大小,而导热系数仅仅反映了导热能力的强弱。

热扩散系数是影响非稳态导热的重要物性参数,稳态导热过程中温度不随时间变化,因而热扩散系数也就失去了意义,此时只有反映材料导热能力的导热系数起作用。

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