工程传热学选修作业三样本

第三次( 四、五章) 作业

1、医学知识告诉我们：人体组织的温度等于、高于48C的时间不能超过10S, 否则该组织内的细胞就会死亡。今有一劳动保护部门需要获得这样的资料, 即人体表面接触到60C、70 C、80 C、90 C、100 C的热表面后皮肤下烧伤深度随时间而变化的情况。试利用非稳态导热理论作出上述烧伤深度随时间变化的曲

线。人体组织可看做是各向同性材料，物性可取为37C水的数值。计算的最大时间为5min 。为简化分析, 这里可假定一接触到热表面, 人体表面温度就上升到了热表面温度。

2、有一航天器,重返大气层时壳体表面温度为1000C ,随即落入温度为5C的海水中。设海水与壳体表面间的表面传热系数为1135

2

W/(m2 K),试问此航天器落入海洋5min后得表面温度是多少？壳体壁面中的最高温度是多少? 壳体的厚度50mm, 56.8W

/(m K), a 4.13 10 6m2/s, 其内侧面可认为是绝热的。

3、一根直径为170mm的长轴,初始温度为17°c,后被置于炉温为850r的环境中。轴材料的导热系数为30W/(m K), 热扩散率为 6.2

10 6m2 /s, 加热过程中的表面传热系数为141W /( m 2 K) 。试确定为使长轴的中心温度达到800 c所需的时间以及该时刻钢轴表面的温度。

4、在温度为250c的烘箱中烤洋山芋,设洋山芋能够看做直径为5

cm的球，初始温度为20C ,其物性可近似地取50c水的值。试估算烘烤

20min 后洋山芋中心的温度。取表面传热系数为20W /(m2 K)。

5、一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传感元件, 当该导线受火焰或高温烟气的作用而熔断时报警系统即被触发。一报警系统导线的熔点为500c ,

210W/(m K), c 420J/(kg K),初始温度为25c。问当它突然受

到650c烟气加热后,为在1min内发出报警信号,导线直径应限制在多大以下？

设复合换热的表面传热系数为12W/(m2 K) o

6 —块牛肉从5°C的冷藏库中取出后置于180C的烘箱中烘烤，加热到至少

80 C就达到了所谓鲜嫩可食用的程度。设牛肉外表面与烘箱加热气流间的表面传热系数为2°W/(m2 K),试确定把牛肉加热到鲜嫩程度所需时间。牛肉的物性可按水处理,其尺寸为40mm 60mm

100mm

7、试对附图所示的常物性、无内热源的二维稳态导热问题用高斯-赛德尔迭代

法计算七2、七3、七4之值

注：要求统一用B5大小作业纸