工程传热学总复习

目录
第一章绪论 第二章导热基本原理 第三章稳态导热 第四章非稳态导热 第五章导热问题数值解法 第六章对流换热 第七章辐射换热 第八章复合换热与传热
（掌握三种传热方式的基本公式）
第一章绪论
Φ λA dt dx
Φ hA(t f tw )
Φ AσbT 4
Φ Ak(t f 1 t f 2 ) Akt
璃的导热系数为
0.78W。/(m K)
解：已知：t1 20℃，t2 20℃，1 3 0.78W /(m K ) ，1 3 0.006 m
2 0.008 m
因 ， t t1 t2 20 (20) 0℃
2
2
查得0℃空气的导热系数为 2 0.0244W /(m K) 则双层玻璃情况下有：
x
0，
t x
0；x
a, t
t2；y
0，t
t1；y
b，t
t3
未知，因此边界条件与材料有关。
（4）的边界条件为：（假设左边界为第三类边界条件）
x
0，
t x
h(tw
t
f
)；
未知，因此边界条件与材料有关。
可见：（1）和（2）的边界条件中与物体物性无关，则两种 材料做成的导热体中温度分布一样。（3）和（4）中的边界 条件与物体物性有关，因此，两种材料做成的导热体中温度 分布不一样。
:W /(m K )
h :W /(m2 K )
b :W /(m K )
k :W /(m2 K )
例题1-1：一根水平放置的蒸汽管道，为了传输过程中没有热
量损失而保持温度不变，在管道外表面加了一个保温层，外径 为583 mm，保温层外表面温度为48℃，环境温度为23℃，空气 与管道外表面间的对流换热系数为3.42 W /(m2 K,保) 温层发 射率为0.9，求：（1）此管道的散热必须考虑哪些热量传递方 式？（2）计算每米长度管道的总散热量。
也可做第八章内容，用k表示热阻分之一
假设：
※沿管子长度方向各给定的参数都保持不变； ※稳态过程； ※管道周围的其它固体表面温度等于空气温度。
分析：此管道的散热有辐射传热 和自然对流传热 两种方式
自然对流传热量：
Φ hAt
管道外表面与室内物体及墙壁之间的辐射换热：
Φ 1A1 b (T14 T24 )
习题2
1、双层玻璃窗系由两层厚为6mm 的玻璃及
其间的空气隙所组成，空气隙厚度为8mm 。
假设面向室内的玻璃表面温度与室外的玻
璃表面温度各为20℃及－20℃，试确定该
双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃
窗，其它条件不变，其热损失是多少及是
双层玻璃窗的多少倍？玻璃窗的尺寸为
60x60cm 。不考虑空气隙中的自然对流。玻
计算：单位长度上的自然对流散热量：
q1,c d ht d h tw t f
3.14 0.583m 3.42W /(m2 K ) (48 23) 156.5W / m
单位长度管子上的辐射换热量： q1，r d b (Tw4 Tf 4 ) 3.14 0.583m 0.95.67 108W /(m2 K 4 )
0 bt
习题1
对常物性、无内热源的矩形物体的稳态导热问 题，试分析物体分别为铜及钢两种材料时边界 条件的差别会不会引起物体中的温度分布不同。 分析的不同边界条件如下：
（1）四边均为给定温度； （2）四边中有一个边为绝热边界，其余三边
均为给定温度； （3）四边中有一个边为给定热流（不等于
解：
q
t1
1
t2
2
750 55
0.02 2
1500
1 2 1.3 0.12
2 0.054 m
习题3
解：设问题为单层或双层圆筒壁导热，则有：
1.
Φ1
2l(t1 t2 )
1 ln(r2 r1)
1
2 1 (1000 200 )
1
ln(52 40)
1
12532 .98W
q1
1
t1 t2
2 3
0.006
20 (20) 0.008 0.006
116 .53W / m2
1 2 3 0.78 0.0244 0.78
则有： Φ1 q1A 116 .53 0.6 0.6 41.95W
单层玻璃情况下有：
q2
t1 t2
1 1
20 (20) 0.006 / 0.78
x t1
t ( t ) 0
x x
a c
q d t
dx
q t2 t1
（1）的边界条件为：
x 0，t t1；x a,t t3；y 0，t t2；y b，t t4
（2）的边界条件为：（假设左边界为绝热）
x
0，t x
0；x
a,t
t2；y
0，t
t1；y
b，t
t3
（3）的边界条件为：（假设左边界给定热流密度）
48 2734 K 4 23 2734 K 4
274.7W / m
每米长管道的总散热量为：
q1 q1,c q1,r 156.5W / m 274.7W / m 431.2W / m
第二章导热基本定律
1、导热方程式一般形式
•
t τ
a
2t x 2
2t y 2
2t z 2
Φ ρc
a c
热扩散率
2、导热系数为常数，稳态：泊桑（poisson）方程，常物性、
三维、稳态且有内热源问题的温度场控制方程。
•
•
2t 2t 2t Φ 0 2t Φ 0
x2 y2 z2 λ
λ
3、一维常物性、无内热源、稳态：
d 2t dx2
0
4、热阻 t , 平壁：R
R
A
5、平均导热系数
零），其余三边中至少有一个边为给定温度； （4）四边中有一个边为第三类边界条件。
解：设矩形边长分别为a、b。
ห้องสมุดไป่ตู้
判断物体中的温度分布是否一样，关键在于该物体中的导热控制方程和边界
条件是否一样，描述二维常物性、无内热源物体的控制方程是否与物体物性
无关。
t τ
a
2t x 2
2t y 2
0
t
t2 t1
5200W
/ m2
则有：q2 q1 5200 /116 .53 44.62
第三章稳态导热
各种形式的导热，热阻公式，以及肋
第三章作业（四种典型几何形状物体导热）
1、有一厚 20mm 的平面墙，导热系数为 1.3W /(m K，) 为使每平方 米墙的热损失不超过1500w，在外表面覆盖了一层导热系数为 0.12W /(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。