传热学作业题

0.02 2
1500解得 2 0.05375m
1.3 0.12
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13
传热学 油气储运工程
Hale Waihona Puke Baidu2-9
• 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
T 4 4 r 2
175 4 0.8 4 3.14 0.52 5.67 108 187.22K
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7
传热学 油气储运工程
1-24
• 在附图所示的稳态热传递过程
中，已知： tw1 = 460℃，tf2= 300℃，δ1= 5mm，δ2= 0.5mm ，λ1= 46.5W/(m·K)，λ2= 1.16 W/(m.K)，h2= 5800 W/(m 2·K) 。试计算单位面积所传递的热
400
50
225o C
2
由附录表查得对应温度下的导热系数为
=0.033+0.0023t
0.033 0.0023 225=0.08475W / m K
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由公式R =
21
传热学 油气储运工程
又Q 球筒热阻与球壁热阻是并联的
满足 1 = 1 + 1 R R球 R筒
R= R球 R筒 = 0.030 0.018 0.01125(m2 k / W ) R球 R 筒 0.030 0.018
12
传热学 油气储运工程
2-3.已知：1 =20mm=0.02m, 1 1.3W / m k
q 1500W , 2 0.12W / (m k )
t1 750o C, t3 55o C
求 2
解：由公式q=
t1 tn1
n i
i1 i
q
t1
1
t3
2
1500
1 2
q
750 55
11
传热学 油气储运工程
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 0.12W /(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。
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传热学 油气储运工程
2-9.已知条件：1 =3 =6mm=0.006m，2 =0.008m，
A1 A2 =0.6m 0.6m=0.36m21=3 =0.78W/（m K）
，t1 =20oC，t 4 =-20o C，求q1,q2 , q2 q1
-
解：t =
t1 +t 4 2
=
20+（-20）=0o 2
量。
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1 24.已知条件：t w1 460o C, t f 2 300o C,
1 5mm, 2 0.5mm, 1 46.5W / (m K ), 2 1.16W / (m K ), h2 5800W / (m2 K )
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传热学 油气储运工程
2-26
• 附图所示储罐用厚为 20mm 的塑料制成，其导热 系数 λ= 1.5W /(m·K) ，储罐内装满工业用油，油 中安置了一电热器， 使罐的内表面温度维持在 400K。 该储罐置于tf 为25℃的空气中， 表面传热 系数为 10W/(m2·K) 。r0= 0.5m, l= 2.0m。试确定 所需的电加热功率。
=5200W
/
m2
1
0.78
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Q =1q
1 Aq1 0.36 116.53 41.95W
2 =A2q=0.36 5200=1872W
2 = A2q2
RZ
RZ
0.00071
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1-32
• 一玻璃窗，尺寸为 60cm×30cm ，厚为 4mm 。冬 天，室内及室外温度分别为 20℃及-20℃，内表面 的自然对流换热表面系数为10W/(m2·K) ，外表面 强制对流换热表面系数为 50W/(m2·K) 。玻璃的导 热系数λ = 0.78W/(m·K) 。试确定通过玻璃的热损失 。
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1-32.已知条件:S =60cm 30cm=0.6m 0.3m=0.18m2，
h=4mm=0.004m= , t f 1 20o C, t f 2 20o C,
t
=
ln
d2 d1
2l
ln
d2 d1
2
(t1
t2 )
l
2 3.14 0.08475 (400 50) 163
解得：d 2 =0.31m
= d 2 -d1 = 0.31 0.1 0.105m
2
2
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1-12.已知条件：tw =69o C，t f =20o C，d=14mm=0.014m，
l=80mm=0.08m， =8.5W ,
求h
解：A= dl
3.14 0.014 0.08 3.5168103 m2
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2-14.已知条件：d1=100mm=0.1m， =20kg/m3，
t1
=400o
C，t
2
=50o
C，
l
163W , 求d2 ,
-
解：保温材料的平均温度为 t
解:由题意得
RZ = 1 1 2 h2 1 2
1 0.005 0.0005 0.00071(m2 K / W ) 5800 46.5 1.16
由稳态传热过程的方程式 =
A（t
f
1 -t
f
） 2 得：
1 1
h1 h2
q t tw1 tf 2 460 300 225.35(KW / m2 )
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，其他条件不变，其热损失是双层玻璃的多少倍？
玻璃窗的尺寸为 60cm×60cm 。不考虑空气间隙中
的自然对流。玻璃的导热系数为 0.78W /(m·K) 。
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解：由导热公式： =- A dt ，
dx
dx=- Adt
dx=- A
tw2 dt
0
t w1
推导得：
Q损 = =
A t w1-t w2
1.04 20 520 50
0.13
75200W
Q1day t 75.2 24 3600 86400s
m煤
=
Q1day q煤
=
6497280kJ 2.09 104 kJ / kg
310.87kg
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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，得到下列数据：管壁平均温度tW=69℃，空气 温度tf=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？
由牛顿冷却公式
=hA（t
w
-t
）得：
f
h=
A（t w
-t
）=
f
8.5 3.516810-3 （69-20）=49.33W
（/ m2
K）
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1-20
• 半径为 0.5m 的球状航天器在太空中飞行， 其表面 发射率为 0.8。 航天器内电子元件的散热总共为 175W。假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射 能量，试估算其表面的平均温度。
1
A1q1
= q2 = 5200 =44.62 q1 116.53
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2-14
• 外径为 100mm 的蒸气管道，覆盖密度为 20kg/m3 的超细玻璃棉毡保温。已知蒸气管道外壁温度为 400℃，希望保温层外表面温度不超过 50℃。且每 米长管道上散热量小于 163W，试确定所需的保温 层厚度。
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传热学
第四版 主讲教师：邵宝力
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1-10
• 一炉子的炉墙厚 13cm，总面积为 20m2，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？
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1-20.已知条件：r=0.5m， =0.8， =175W， =5.67 10-8W / (m2 K 4 )求T 解：由 = A T 4得： =（4 r2） T 4
C，查表得：2
=
2.44
10-2W
（ / m K）
由公式q
t1
tn1
n i
得:
i1 i
q1
t1 t4
1 2 3
0.006
20 (20) 0.008
0.006
116.53W
/ m2
1 2 3 0.78 0.0244 0.78
同理：q2
t1 t2
1
20 (20) 0.006
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1-10.已知条件：h=13cm=0.13m，S =20m2 ,
=1.04W / (m K ), tw1 520o C, tw2 50o C,
t 24h, q煤 =2.09 104 kJ / kg，求Q损, m煤
h1 10W / (m2 K ), h2 50W / (m2 K )
0.78W / (m K )求
解：根据稳态传热过程的方程式和串联热阻叠加原则得：
=
A（t
f
1
-t
f
）
2
1 1
h1 h2
0.18 1
20 20
0.004 1
57.54W
10 0.78 50
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R球 =
1
4
1 r0
-
1 r2
=
0.7-0.5
0.030(m2 k / W )
4 3.14 1.5 0.5 0.7
Vt
R筒 =
ln( d2 )
=
d1
ln 0.7 0.5
0.018(m2 k / W )
2l 2 3.14 1.5 2
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2-26.已知： =20cm=0.2m， =1.5W / (m k ),
t1 400K , t f 25o C 298K , h 10W / (m2k ), r2 0.7m, r0 0.5m, l 2.0m, 求P 解：