传热学-第一章习题答案
传热学 第一章 思考题和习题
思 考 题1-1 试列举生活中热传导、对流传热和辐射传热的事例。
1-2 冬天，上午晒被子，晚上睡觉为什么还会感到暖和？1-3 通过实验测定夹层中流体的导热率时，应采用图1-6中哪一种装置？为什么？1-4 在思考题1-3中，流体为空气时导热率可用式（1-1）计算，式中t ∆为热、冷面的温度差，δ为空气夹层的厚度，Φ为通过空气夹层的热流量，A 为空气夹层的导热面积。
实践证明，t ∆不能太大，否则测得的热导率比真实的热导率大。
试分析其原因。
1-5 从传热的角度出发、采暖散热器的冷风机应放在什么高度最合适？1-6 从表1-1对流传热系数的大致范围，你可以得出哪些规律性的结论？1-7 多层热绝缘由铝箔和玻璃纤维纸、玻璃布、尼龙网等依次包扎而成，并且整个系统处在高真空下。
在20～300 K 的温度下它的热导率可低达)K m /(W 10)6.0(0.14⋅×−～,试分析其原因。
1-8 在深秋晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气报告却说清晨最低温度为2℃。
试解释这种现象。
但在阴天或有风的夜晚（其他条件不变），草地却不会披上白霜，为什么？1-9 在一有空调的房间内，夏天和冬天的室温均控制在20℃，但冬天得穿毛线衣，而夏天只需穿衬衫。
这是为什么？（提示：参考图1-8，先画出夏天和冬天墙壁传热的温度分布曲线，再解释这种现象。
） 1-10 饱和水蒸气管道外包保温材料，试分析三种传热方式怎样组成由水蒸气经管道壁和保温层到空气的传热过程，并画出热阻串并联图。
1-11 在思考题1-10中，管道外壁的温度近似等于饱和水蒸气的温度。
试用热阻分析解释这一现象。
1-12 某双层壁中的稳态温度分布如图1-7所示，问哪一层材料的热导率大？哪一层材料的导热热阻大？ 1-13 某传热过程的温度分布曲线如图1-8所示，试分别画出其在下列情况下的温度分布曲线：（1）0 / →λδ；（2）∞→ h 1；（3）∞→ h 2；（4）；∞→ h 1，∞→ h 2。
传热学课后答案(完结版)
2
tw2
3
tw1 tw 2 q2 1 2 3 1 2 3
再由：
tw1
λ
λ 3
tw2
q1
q2 0.2q1 ，有
tw1 tw 2 t t 0.2 w1 w 2 1 2 1 2 3 1 2 1 2 3
得：
3 43 (
'2 3 2 5 6 2 R 0.265m k / W 2 3 0.65 0.024
"
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。 3． 4．略 5 ．
m2
(m 2 K )
、 h2 85W
(m 2 K )
、 t1 45 ℃
t2 500 ℃、 k ' h2 85W
求： k 、 、
(m 2 K )
、 1mm 、 398 W
(m K )
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： k
tw1 t w 2 x
(设 tw1 tw 2 ) ， 否则 t 与平壁 coust （即常物性假设）
其与平壁的材料无关的根本原因在 的材料有关 （2）由 4.略
q
dt dx
知，q 与平壁的材料即物性有关
5.解：
d 2 dt (r )0 dr dr r r1 , t tw1 (设tw1 t w 2 ) r r2 , t tw 2
绪论
思考题与习题（ P89 ）答案： 1． 冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：
传热学第一章习题教材
思考题与典型题精解
[例1-1]人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天 和冬天都保持20摄氏度，那么在冬天与夏天、人在 房间里所穿的衣服能否一样？为什么?
解：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温度高，因此通过墙壁的热量传递 方向是由室外传向室内。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 管冬季室内温度比夏季高，但人体在冬季通过辐射与墙 壁的散热比夏季高很多。人体对冷的感受主要是散热量 高，因此在冬季比在夏季感觉冷。
解：①双层玻璃窗情形，由传热过程计算式:
Φ1
1 1 1 2 3 h1 A 1 A 2 A 3 A h2 A
1.1 1.2 [25 (10)] 1 3 10 3 5 10 3 3 10 3 1 20 1.05 0.026 1.05 15
解：热量的传递过程： 室内→里层玻璃外壁→里层玻璃内壁→夹层空气→外 层玻璃内壁→外层玻璃外壁→室外
夹层空气不流动，只起导热作失的热量比通过玻璃 向外散失的热量小，所以为了更好地保温采用双层玻 璃代替一层厚玻璃。
[例1-4] 有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中
[例1-12] 热平面周围的环境度 t f 20 C ，壁面敷设 厚 =30 mm的隔热层。隔热材料的导热系数
对流换热的表面传热系数h。 解：根据题意，如右图，穿过隔热层的热量为导热热 tf tw1 tw 2 t 量，于是： 1 A A
隔热层外表面与环境间的换热为对流换热：
[例1-6]冬天，在相同的室外温度条件下，为 什么有风比无风感到更冷些？ 解：假定人体表面温度相同时，人体的散热在 有风时相当于强制对流换热，而在无风时属自 然对流换热（不考虑热辐射或假定辐射换热量 相同时）。而空气的强制对流换热强度要比自 然对流强烈。因而在有风时从人体带走的热量 更多，所以感到更冷一些。
《传热学》课后习题答案-第一章
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：，其中，－热流密度；－导热系数；－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：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－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。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
传热学第五版完整版答案..
1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到：a 、地面向冰雹导热所得热量；b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量；c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。
2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。
白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。
4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。
就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。
答：暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体；暖气片外壁辐射墙壁辐射人体电热暖气片：电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体红外电热器：红外电热元件辐射人体；红外电热元件辐射墙壁辐射人体电热暖机：电加热器对流换热和辐射加热风对流换热和辐射人体冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射人体太阳照射：阳光辐射人体5．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。
传热学课后习题答案
传热学课后习题答案第一章1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。
船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。
试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？解：遮光罩与船体的导热遮光罩与宇宙空间的辐射换热1-4 热电偶常用来测量气流温度。
用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。
解：结点与气流间进行对流换热与管壁辐射换热与电偶臂导热1-6 一砖墙表面积为12m2，厚度为260mm，平均导热系数为W/(m·K)。
设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。
1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm，加热段长80mm，输入加热段的功率为。
如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m2·K)，壁面厚，导热系数W/(m·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m2·K)。
设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。
为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。
1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)???0；(2)h1??；(3) h2?? 第二章2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m2。
使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm的水垢。
假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。
水垢的导热系数取为 1 W/(m·K)。
42400?3?10?3q??t?t??111???21?1解：℃?tq??2-2 一冷藏室的墙钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为、152mm及，导热系数分别为45 W/(m·K)、W/(m·K)及W/(m·K)。
传热学第一章习题详解
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；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/(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。
传热学习题答案
第一章导热理论基础1. 按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。
答：铜>铝>黄铜>碳钢；隔热保温材料导热系数最大值为0.12W/（m•K）膨胀珍珠岩散料：25℃ 60-300Kg/m3 0.021-0.062 W/（m•K）矿渣棉： 30℃ 207 Kg/m3 0.058 W/（m•K）软泡沫塑料： 30℃ 41-162 Kg/m3 0.043-0.056 W/（m•K） 2. 推导导热微分方程式的已知前提条件是什么？答：导热物体为各向同性材料。
3．(1)mkxt/2000 , q=-2×105(w/m2). (2)mkxt/2000 , q=2×105(w/m2). 4. (1),00 xq3109 xqw/m2 (2) 5108.1 q w/m35. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导圆柱坐标系的导热微分方程式。
答：2222211[()]ttttarrrrrz6. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导球坐标系的导热微分方程式。
答：2222222111[()(sin)]sinsinttttarrrrrr7. 一半径为Ｒ的实心球，初始温度均匀并等于t0，突然将其放入一温度恒定并等于tf的液体槽内冷却。
已知球的热物性参数是λ、ρ和c，球壁表面的表面传热系数为h，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。
答：2201[()],0,00,0,0,,()frRrRttrrRcrrrrRtttrRhttr8. 从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热将热量散发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为ε，导热系数为λ，棒的长度为l，横截面面积为f，截面周长为Ｕ，棒根部温度为Ｔ0。
外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。
《传热学》课后习题答案-第一章
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：，其中，－热流密度；－导热系数；－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：，其中，－热流密度；－表面传热系数；－固体表面温度；－流体的温度。
③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－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。
而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
传热学课后习题答案——第一章
【1-2】
解：根据题意可知，这是一个一维稳态传热过程。通过平壁一维稳态导热的热流密度为
由傅里叶公式有，单位时间内热损
每天产生的热损失
燃气炉需要提供的热量
所需费用
【1-4】
解：流动的空气与换热器之间是稳态对流传热。根据牛顿冷却公式
可知，换热面积
【1-7】
解：这是一个多层复合壁导热问题，各部分热阻既有串联，又有并联。简化模型如图所示
（1）由条件可知
传热学第四版习题答案(高教出版社)
② 牛顿冷却公式： q = h(t w − t f ) ，其中， q －热流密度； h －表面传热系数； ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律： q = σT ，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。而一旦壶 内的水烧干后，水壶很快就烧坏。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。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的 手会显著地感到热。试分析其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对 流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之
传热学第五版章熙民_答案第一二三章
2T x 2
x
x
T dx c f dx b U dx T 4
整理得棒温度分布的导热微分方程式：
2T x 2
x
U 4 c T b T （T 取热力学温标） f
从微分方程的形式看，应该需要一个初始条件、两个边界条 件才能获得特解。 边界条件为：1） x 0 时
q q z q I r rdrddzd r r z q r t t t ; q ; q z ； r r z
2t 1 2t 2t I 2 2 2 rdrddzd 2 r r z
q x dt 2 b x dx
q x 0 0 ，无热流量
q x 2 ( 2000 ) 45 0.05 9000 ( W / m 2 )
（2） 将二阶导数代入式（a）
qv d 2t dx
2
2 b 2 ( 2000 ) 45 180000 ( W / m 3 )
整理得：
1-10 从宇宙飞船伸出一根细长散热棒， 以辐射换热将热量散 发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为 ，导热系数 为 ，棒的长度为 l ，横截面面积为 f ，截面周长为 U ，棒根 部温度为 T0 ，外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温 度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。 解： 导热微分方程，就是将付立叶定律结合能量守恒定 律（没有功交换时，就是热平衡原理）推出的数学关系式。 如图所示，取一个微元体长度为 dx ，从左边导入的热量
t x 600 K ; t x 400 K ;
解：这是一维的、无内热源的、常物性的、稳态导热问题。 平板内沿厚度方向温度分布呈线性。则 温度梯度： grad t
传热学第一章答案
第一章3.一建筑物玻璃窗的尺寸为1m*1.2m ，已知其内表面温度为20℃，外表面温度为5℃，玻璃的热导系数为0.65W/(m*k)，试求通过玻璃的散热量损失。
若改用双low-e 膜双中空玻璃，其散热量损失为多少？6.一厚度为50mm 的无限大平壁，其稳态温度分布为t=a+bxx （℃）式中a=200℃，b=-2000℃。
若平壁材料导热系数为45W/(m*k)，试求：屏蔽两侧表面处的热流密度。
平壁中是否有内热源？为什么？若有的话，它的强度是多大？已知：50mm σ=、2t a bx =+、200a =℃、2000b =-℃/m 2、45()W m K λ=∙求：（1）0x q =、6x q = （2）v q解：（1）00020x x x dt q bx dx λλ====-=-= 3322452(2000)5010910x x x dt W q bx m dx σσσλλ-====-=-=-⨯⨯-⨯⨯=⨯ （2）由220v q d t dx λ+=2332245(2000)218010v d t W q b m dxλλ=-=-=-⨯-⨯=⨯ 9.一半经为R 的实心球，初始温度均匀并等于To ，突然将其放入一定温度恒定并等于Tf 的液体槽内冷却。
已知球的热物性参数λ，ρ，C.球壁表面的传热系数为h ，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。
取如图所示球坐标，其为无内热源一维非稳态导热故有： 22t a t r r r r τ∂∂∂⎛⎫= ⎪∂∂∂⎝⎭00,t t τ==0,0t r r∂==∂ ,()f t r R h t t r λ∂=-=-∂10.从宇宙飞船中伸出一根细长的散热棒，已辐射散热将热量散布到外部空间去，已知，棒的黑度为ε，导热系数为λ，棒的长度为l ，横截面面积为f ，截面周长为U ，棒根部温度为To ，外部空间是绝对零度的黑体，是写出描写帮温度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。
传热学课后答案(完整版)
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。
传热学习题答案
传热学习题答案第⼀章导热理论基础1. 按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的⼤⼩，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最⼤为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。
答：铜>铝>黄铜>碳钢；隔热保温材料导热系数最⼤值为0.12W/（m ?K ）膨胀珍珠岩散料：25℃ 60-300Kg/m 3 0.021-0.062 W/（m ?K ）矿渣棉： 30℃ 207 Kg/m 3 0.058 W/（m ?K ）软泡沫塑料： 30℃ 41-162 Kg/m 3 0.043-0.056 W/（m ?K ） 2. 推导导热微分⽅程式的已知前提条件是什么？答：导热物体为各向同性材料。
3．(1)m k xt /2000=?? , q=-2×105(w/m 2). (2)m k xt /2000-=??, q=2×105(w/m 2). 4. (1),00==x q 3109?==δx q w/m 2 (2) 5108.1?=νq w/m 35. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c ，⽆内热源，试推导圆柱坐标系的导热微分⽅程式。
答：2222211[()]t t t t a r r r r r z τφ=++ 6. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c ，⽆内热源，试推导球坐标系的导热微分⽅程式。
答：2222222111[()(sin )]sin sin t t t ta r r r r r r θτθθθθ?=++ 7. ⼀半径为Ｒ的实⼼球，初始温度均匀并等于t 0，突然将其放⼊⼀温度恒定并等于t f 的液体槽内冷却。
已知球的热物性参数是λ、ρ和c ，球壁表⾯的表⾯传热系数为h ，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。
答：2201[()],0,00,0,0,,()f r R r Rt t r r R c r r r r R t t tr R h t t rλττρττλ===><=-=-?0,0dtr dr== 8. 从宇宙飞船伸出⼀根细长散热棒，以辐射换热将热量散发到外部空间去，已知棒的发射率（⿊度）为ε，导热系数为λ，棒的长度为l ，横截⾯⾯积为f ，截⾯周长为Ｕ，棒根部温度为Ｔ0。
传热学第1章习题答案
机械传热学第1章习题答案1. 设冬天室内温度为 t f1，室外温度为 t f2，试在该两温度保持不变的条件下，画出下列三种情况下从室内空气到室外大气温度分布的示意曲线图：（1）室外平静无风；（2）室外刮风；（3）除室外刮风外，还考虑外墙对夜间星空的辐射换热。
解：三种情况的热传递情况：（1）既有墙体的导热，又有墙外空气的自然对流；（2）既有墙体的导热，又有墙外空气的强制对流；（3）既有墙体的导热，又有墙外空气的强制对流，还有外墙的辐射； 故（1）中室内热量消耗最慢，（2）次之，（3）最快。
2. 有两块很贴近的黑体平行平板，温度分别为 T 1 及 T 2。
试按黑体的性质及斯忒藩-波耳兹曼定律导出辐射换热热流密度的计算式。
（提示：很贴近意味着每一块板反射出的辐射能全部落到另一块板上）。
解： 由斯忒藩-波耳兹曼定律， 可得辐射热流密度：44b b =A T q T A A σφσ== W 则，黑板1对2的辐射热流密度为4b 1T σ，黑板2对1的辐射热流密度为4b 2T σ，故辐射换热热流密度： 4412()b q T T σ=- 2/W m 或4412||b q T T σ=- 2/W m3. 当空气与壁面的平均温度在30℃~50℃范围内时，空气在水平管外自然对流换热的表面传热系数可按下式计算：1/421.15(/) kcal/(m h )h t d =∙∙℃式中，直径d 的单位为m ，温差的单位为℃。
试用我国法定计量单位表示此单位。
解：已知：1 kcal/h = 1.163 J/s = 1.163 W1/421/421/421.15(/) kcal/(m h ) = 1.15(/)*1.163 W/(m ) = 1.33745(/) W/(m )h t d t d t d =∙∙∙∙℃℃℃。
传热学1章绪论总结问答题及答案.
绪论、名词解释热流量：单位时间通过某一面积所传递的热量，单位：W热流密度：单位时间通过单位面积的热流量（W / m2对流换热：流体流过固体壁面时，流体与固体壁面间产生热量传递的过程传热过程：热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程、解答题和分析题1、热能、热量、热流量与热流密度有何联系与区别？答：热能：物质所具有的内动能（广延量，物质的微观运动属性。
单位：焦耳J 热量Q:系统与外界依靠温差传递的能量（过程量。
单位：焦耳J。
热流（量）© :单位时间通过某一面积所传递的热量。
单位：瓦特w。
热流密度q：通过单位传热面上的热流量。
单位：W m2相互关系：卩兰：拓= 其中「是时间2、描述导热、对流换热及辐射换热三种传递方式之间的联系与区别。
或（热量的传递有哪三种基本方式？试用简练的语言说明这三种热传递方式之间的联系和区别。
）。
答：热量传递的三种基本方式为：热传导、热对流和热辐射。
1）导热和热对流的区别在于：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；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所导致的热量传递过程2）导热和热对流的联系是：在发生热对流的同时必然伴随有导热。
这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，3）热辐射指由于热的原因而发出辐射能的现象，热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。
注意：若考试是“对流换热”则把“热对流”的定义换成“对流换热”（2通过内层瓶胆的导热，热量 由内层瓶胆内壁传到其外壁;3、热对流”与对流换热”是否为同一现象？对流换热是否属于基本的传热方式？答：热对流与对流换热是两个不同的概念•属于不同现象，其区别为： 1 ）热对流是由于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所导致 的热量传递过程。
由于流体质点间的紧密接触，热对流也同时伴随有导热现象； 2）而对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动，工程中流体与温度不同的 固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热；对流换热是导热和热对流这 两种基本传热方式的综合作用4、 导热系数、表面换热系数及传热系数的单位分别是什么？哪些是物性参数，哪 些与过程有关？答：导热系数 是表征材料导热性能优劣的系数，是一种物性参数，不同材料的导 热系数的数值不同，即使是同一种材料，其值还与温度等参数有关。
第一章 部分习题参考答案-高建强
m1 / n
ρ
= uA ，定性温度 t = (t1 + t2 ) / 2 = (50 + 90) / 2 = 70 ℃
3
第 1 章 传热学基础
u=
m1 66.53 = = 1.3m / s nρA 231 × 977.8 × 3.14 × 0.00852 ud
Re =
ν
=
1.3 × 0.017 = 53253 0.415 × 10− 6
2
第 1 章 传热学基础
1-12 厂房外有一外径为 300mm 蒸汽管道，其外侧敷设有厚度为 30mm 的保温材料。若在某段 时间， 测得保温层外侧壁温为 40℃， 室外空气温度为 20℃， 风速为 3m/s （横向吹过该管道） 。 （1）试利用特征数关联式计算管道外侧对流换热的表面传热系数； （2）计算单位管长上外 侧的对流散热量。 附：空气横掠圆管对流换热实验关联式为 Nu = C Re Pr
2
式中 x 的单位为 m，平壁材料的导热系数为 0.5 W/(m⋅K)。计算通过平壁两侧的热流密度。 解：t1=200℃，t2=200-2000×0.32=20℃，Δt= t1- t2=180℃ 热流密度
q=
Δt 180 = = 300W / m 2 δ / λ 0.3 / 0.5
1-6 一炉子的炉墙厚 13cm，总面积 20m2，平均导热系数 1.04 W/(m·K)，内、外壁温分别为 520℃和 50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃煤的发热值为 2.09×104kJ/kg，问每天因 热损失要用掉多少千克煤？ 解：将炉墙可以看成是一个平板。 散热量：
4
1-7 有一根蒸汽管道，直径为 150mm，外敷设导热系数为 0.12 W/(m·K) 的蛭石保温材料。 若已知正常情况下，保温层内、外表面温度分别为 250℃、45℃。为使单位长度的热损失不 大于 160W/m，问蛭石层的厚度是多少才能满足要求？ 解：保温层可以看成一个圆筒，则单位长度的热损失：
传热学课后答案(完整版)
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。
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传热学习题答案
第一章
蓝色字体为注释部分
1-4、对于附图中所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间的热量交换方式有什么不同如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪种布置答：图（a）的热量交换方式为导热（热传导），图（b）的热量交换方式为导热（热传导）及自然对流。
应采用图(a)的方式来测定流体的导热系数。
解释：因为图(a)热面在上，由于密度不同，热流体朝上，冷流体朝下，冷热流体通过直接接触来交换热量，即导热；而图（b）热面在下，热流体密度小，朝上运动，与冷流体进行自然对流，当然也有导热。
因为图（a）中只有导热，测定的传热系数即为导热系数；而图（b）有导热和自然对流方式，测定的传热系数为复合传热系数。
1-6、一宇宙飞船的外形如附图所示，其中外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响飞船的光学遥感器。
船体表面各部分的表面温度与遮光罩的表面温度不同。
试分析：飞船在太空中飞行时与外遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些换热方式是什么
答：可能与外遮光罩表面发生热交换的对象有两个：一个是外遮光罩表面与外太空进行辐射换热，另一个是外遮光罩表面与船体表面进行辐射换热。
解释：在太空中，只有可能发生热辐射，只要温度大于0K，两个物体就会发生辐射换热。
1-9、一砖墙的表面积为12m2, 厚260mm，平均导热系数为，设面向室内的表面温度为25℃，外表面温度为-5℃，试确定此砖墙向外界散失的热量。
解：()()()12= 1.5122550.26
2076.92W λδΦ-=⨯
⨯--=w w A
t t 此砖墙向外界散失的热量为。
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t w =69℃，空气温度t f =20℃，管子外径d =14mm ，加热段长80mm ，
输入加热段的功率为。
如果全部热量通过对流传热传给空气，试问此时的对流传热表面传热系数多大
解：此题为对流传热问题，换热面积为圆管外侧表面积，公式为：
()()πΦ=-=⋅⋅-w f w f hA t t h dl t t
∴
())
2()
8.53.140.0140.08692049.3325πΦ
=⋅-=⨯⨯⨯-=⋅w f h dl t t W m K 此时的对流传热表面传热系数
1-18、宇宙空间可近似地看成为0K 的真空空间。
一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K ，表面发射率为，试计算航天器单位表面上的换热量。
解：此题为辐射换热问题，公式为：
()()4412842
0.7 5.67102500155.04εσ-=-=⨯⨯⨯-=q T T W m
航天器单位表面上的换热量为m 2。
1-21、有一台气体冷却器，气侧表面传热系数h 1=95 W/，壁面厚度δ=，λ=
W/，水侧表面传热系数h 2=5800 W/.设传热壁可以看作平壁，试计算各个环节单
位面积的热阻及从气到水的总传热系数。
你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一个环节入手
简单的传热过程图如下：
解：各个环节单位面积的热阻计算如下：
① 气侧为对流换热过程，则对流传热的单位面积热阻为：
2111 1.05261095-==⨯h
/ W ② 冷却器内视作导热过程，则导热过程的单位面积热阻为：
3
52.510 5.37631046.5
δλ--⨯==⨯ / W ③ 水侧为对流换热过程，则对流传热的单位面积热阻为：
4211 1.724105800
-==⨯h / W 总传热系数：
121
94.711δλ==++K h h W/
强化传热应该强化热阻大的一侧，对比三个热阻，应该强化气侧的表面传热。
1-24、在附图所示的稳态热传递过程中，已知t w1=460℃，t f2=300℃，δ1=5mm ，δ2=，λ1= W/，λ2= W/，h 2=5800 W/，试计算单位面积所传递的热量。
解：应用传热过程的热阻网络分析得：
222122143221460
30015105105800 1.1646.5225352W 225.35kW f w t t q h m m
δδλλ---=++-=⨯⨯++== ∴，单位面积所传递的热量为。
1-26、有一台传热面积为12m 2的氨蒸发器。
氨液的蒸发温度为0℃，被冷却水的进口温度为℃、出口温度为5℃，蒸发器中的传热量为6900W ，试计算总传热系数。
思路：氨液被加热，冷却水的温度取进出口温度的算术平均值，此题为对流传热问题。
解：冷却水的平均温度为：9.757.3522
℃++=
==in out t t t 由对流传热公式，得： ()()
690078.23127.350氨Φ===--h A t t W/ ∴，总传热系数为 W/
1-32、一玻璃窗，尺寸为60cm ×30cm ，厚为4mm 。
冬天夜间，室内及室外温度分别为20℃及-20℃。
内表面的自然对流传热表面传热系数为10 W/，外表面强制对流传热表面传热系数为50 W/，玻璃的导热系数λ=，.试确定通过玻璃的热损失。
思路：热阻网络图分析如下：
解：总热阻为：
()123211141010.1251500.7810
δλ-=++⨯=++=⋅R h h m K W 通过玻璃的热损失如下： ()()()f1f20.182020
57.55W
0.1251-∆Φ==⨯--==A t t A t R R。