第一至五章作业题答案
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1 51 036＝ 05040J000
全部被房间的空气吸收而升温，空气在20℃时的 比热为：1.005KJ/Kg.K,密度为1.205Kg/m3,所以
t 5401 00 3 00 1.8 19 532.51.2015 .005
当他回来时房间的温度近似为32℃。
1-9 一砖墙的表面积为12 ，厚为260mm，平 均导热系数为1.5W/（m.K）。设面向室内的 表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确 定次砖墙向外界散失的热量。
层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06W/(m.K)
，另一种为0.1W2 /(m.K) ，两种材料的厚度都取
为75mm，试比较把导热系数小的材料紧贴管壁 ，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对 保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形 是否存在？假设在两种做法中，绝热层内外表面 的总温差保持不变。
第二章作业题
2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，
且A 2B (见附图)。已知 A0.1W/m (,.K),
B0.0W 6/m (.K )烘箱内空气 温度 t f 1 400℃
，内壁面的总表面传热系数h15W 0/m (.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问题处理，试决
单位面积所传递的热量。
RZ
11 h1 1
2 2
0.00071
q t tw tf
RZ
RZ
=225.35KW
第二章 内容
1、导热基本定律
导热机理、温度场、定律表达
2、导热问题的数学描写（微分方程、定解条件、热 扩散率）
3、典型一维稳态导热问题的分析解
平壁、圆筒壁（单层、多层）
4、通过肋片的导热
1
2
由于 12 所以不存在此问题。
2-20：一直径为d长为l的圆杆，两端分别与温度为t1及t2的表面接触，
杆的导热系数 为常数。试对下列两种稳态情形列出杆中温度
。
的微分方程式及边界条件： 1.杆的侧面是绝热的； 2.杆的侧面与四周流体间有稳定的对流换热，平均表面传热系数 为h，流体温度tf小于t1及t2.
对 流 换 热 ： dx= hpdx （ t-tf）
A c d 2t dx hpdx （ t-tf） 0 dx 2
第三章 非稳态热传导
1、非稳态导热的基本概念 2、集总参数法 3、典型一维物体非稳态导热的分析解 4、半无限大物体的非稳态导热 5、简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解
11/19/2020
1、 可 视 为 一 维 稳 态 导 热
d 2t =0 dx 2 x = 0 ； t= t1 x l;t t2 2、 列 能 量 方 程 平 衡 导 入 热 量 -导 出 热 量 -对 流 热 量 = 0
x = - A c d t dx
x + d x = x - A c d 2t d x dx 2
定所需保温材料的厚度。环境t f温2 度
25℃，
外表面总传热系数 h29.5W/m (2.K) 。
解：热损失为
1
tf1 -tf2
+A +B +
1
= tw -tf2 1
h1 A B h2 h2
t fw 50
A0 .0m 7;8 B0 .0m 39
2-18 在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两
5、具有内热源的一维导热问题（数学描述）
6、多维稳态导热的求解（形状因子）
要求
1、温度场、等温面（线）、温度梯度等概念
、导热系数和热扩散率的定义、意义 2、能写出典型简单几何形状物体导热问题的
数学描述表达式 3、导热问题的微分方程（推导、应用） 4、定解条件表达 5、单层、多层平壁，圆筒壁的分析解方程 6、肋片换热热平衡，肋片换热量简化计算 7、具有内热源一维导热问题的数学描述
解：将导热系数小的材料紧贴壁管
t1t2
2lt1t2
ln5075 ln507575 1.919
50 5075
2l1
22l
将导热系数大的材料紧贴壁管则
2lt1t2 2lt1t2
ln2.5ln1.6 1.547
2 1 故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。
若为平壁，则平壁
q
t1 t 2
1 2
解：电子原件的发热量＝航天器的辐射散热量
即：
Q= A T4
T
4
Q
A
=187K
1-24 在附图所示的稳态热传递过程中，已知 ： tw1 4℃60， t f 2 300℃，1 5 mm，
2 0.5 mm，1 46.5 W/(m.K)， 2 1.16 W/(m.K), h2 5800 W/(m .K)。试计算
1-1夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为 20℃。他希望晚上回到房间时的温度能够低一些 ，于是早上离开时紧闭门窗，并打开了一个功率 为15W的电风扇，该房间的长、宽、高分别为5m 、3m、2.5m。如果该大学生10h以后回来，试估 算房间的平均温度是多少？
解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了房间内外的 热交换，但是电风扇要在房间内做功产生热量： 为
解：根据牛顿冷却公式 Q=hdl（tw-tf）
所以
Q
h= dl（ tw -tf）
＝49Hale Waihona Puke Baidu33W/(m .k)
1-20 半径为0.5 m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。
第一至五章作业题 答案
第一章 内容回顾
• 绪论： • 1.传热学的研究内容及其在科学技术和
工程中的应用
• 2.热能传递的三种基本方式（三定律） • 3.传热过程和传热系数（热阻的倒数） • 4.传热学的发展简史和研究方法
要求
• 1、能够从传热学角度解释一些换热现象 。
• 2、三定律的应用，计算。 • 3、传热过程的分析、传热热阻计算。
解：根据傅立叶定律有：
A t 1 .5 1 2 2 5 ( )5 20 .9 W 7 0 .26
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？
全部被房间的空气吸收而升温，空气在20℃时的 比热为：1.005KJ/Kg.K,密度为1.205Kg/m3,所以
t 5401 00 3 00 1.8 19 532.51.2015 .005
当他回来时房间的温度近似为32℃。
1-9 一砖墙的表面积为12 ，厚为260mm，平 均导热系数为1.5W/（m.K）。设面向室内的 表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确 定次砖墙向外界散失的热量。
层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06W/(m.K)
，另一种为0.1W2 /(m.K) ，两种材料的厚度都取
为75mm，试比较把导热系数小的材料紧贴管壁 ，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对 保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形 是否存在？假设在两种做法中，绝热层内外表面 的总温差保持不变。
第二章作业题
2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，
且A 2B (见附图)。已知 A0.1W/m (,.K),
B0.0W 6/m (.K )烘箱内空气 温度 t f 1 400℃
，内壁面的总表面传热系数h15W 0/m (.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问题处理，试决
单位面积所传递的热量。
RZ
11 h1 1
2 2
0.00071
q t tw tf
RZ
RZ
=225.35KW
第二章 内容
1、导热基本定律
导热机理、温度场、定律表达
2、导热问题的数学描写（微分方程、定解条件、热 扩散率）
3、典型一维稳态导热问题的分析解
平壁、圆筒壁（单层、多层）
4、通过肋片的导热
1
2
由于 12 所以不存在此问题。
2-20：一直径为d长为l的圆杆，两端分别与温度为t1及t2的表面接触，
杆的导热系数 为常数。试对下列两种稳态情形列出杆中温度
。
的微分方程式及边界条件： 1.杆的侧面是绝热的； 2.杆的侧面与四周流体间有稳定的对流换热，平均表面传热系数 为h，流体温度tf小于t1及t2.
对 流 换 热 ： dx= hpdx （ t-tf）
A c d 2t dx hpdx （ t-tf） 0 dx 2
第三章 非稳态热传导
1、非稳态导热的基本概念 2、集总参数法 3、典型一维物体非稳态导热的分析解 4、半无限大物体的非稳态导热 5、简单几何形状物体多维非稳态导热的分析解
11/19/2020
1、 可 视 为 一 维 稳 态 导 热
d 2t =0 dx 2 x = 0 ； t= t1 x l;t t2 2、 列 能 量 方 程 平 衡 导 入 热 量 -导 出 热 量 -对 流 热 量 = 0
x = - A c d t dx
x + d x = x - A c d 2t d x dx 2
定所需保温材料的厚度。环境t f温2 度
25℃，
外表面总传热系数 h29.5W/m (2.K) 。
解：热损失为
1
tf1 -tf2
+A +B +
1
= tw -tf2 1
h1 A B h2 h2
t fw 50
A0 .0m 7;8 B0 .0m 39
2-18 在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两
5、具有内热源的一维导热问题（数学描述）
6、多维稳态导热的求解（形状因子）
要求
1、温度场、等温面（线）、温度梯度等概念
、导热系数和热扩散率的定义、意义 2、能写出典型简单几何形状物体导热问题的
数学描述表达式 3、导热问题的微分方程（推导、应用） 4、定解条件表达 5、单层、多层平壁，圆筒壁的分析解方程 6、肋片换热热平衡，肋片换热量简化计算 7、具有内热源一维导热问题的数学描述
解：将导热系数小的材料紧贴壁管
t1t2
2lt1t2
ln5075 ln507575 1.919
50 5075
2l1
22l
将导热系数大的材料紧贴壁管则
2lt1t2 2lt1t2
ln2.5ln1.6 1.547
2 1 故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。
若为平壁，则平壁
q
t1 t 2
1 2
解：电子原件的发热量＝航天器的辐射散热量
即：
Q= A T4
T
4
Q
A
=187K
1-24 在附图所示的稳态热传递过程中，已知 ： tw1 4℃60， t f 2 300℃，1 5 mm，
2 0.5 mm，1 46.5 W/(m.K)， 2 1.16 W/(m.K), h2 5800 W/(m .K)。试计算
1-1夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为 20℃。他希望晚上回到房间时的温度能够低一些 ，于是早上离开时紧闭门窗，并打开了一个功率 为15W的电风扇，该房间的长、宽、高分别为5m 、3m、2.5m。如果该大学生10h以后回来，试估 算房间的平均温度是多少？
解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了房间内外的 热交换，但是电风扇要在房间内做功产生热量： 为
解：根据牛顿冷却公式 Q=hdl（tw-tf）
所以
Q
h= dl（ tw -tf）
＝49Hale Waihona Puke Baidu33W/(m .k)
1-20 半径为0.5 m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。
第一至五章作业题 答案
第一章 内容回顾
• 绪论： • 1.传热学的研究内容及其在科学技术和
工程中的应用
• 2.热能传递的三种基本方式（三定律） • 3.传热过程和传热系数（热阻的倒数） • 4.传热学的发展简史和研究方法
要求
• 1、能够从传热学角度解释一些换热现象 。
• 2、三定律的应用，计算。 • 3、传热过程的分析、传热热阻计算。
解：根据傅立叶定律有：
A t 1 .5 1 2 2 5 ( )5 20 .9 W 7 0 .26
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？