热工基础习题答案

热工基础习题答案集团标准化工作小组 [Q8QX9QT-X8QQB8Q8-NQ8QJ8-M8QMN]

9-------------10

题略

已知：λ1= W/（m ·℃） δ1= 0.02 m

λ2= W/（m ·℃） q max = 1830 W/m 2 t w 1 =1300 ℃ t w 2 = 30℃ 求：?2=δ

解：由多层壁导热公式：2

2

11λδλδ+∆=

t

q

可得 m q t 2375.035.03.102.018303013002112=⨯⎪⎭⎫

⎝⎛--=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-∆=λλδδ

结论：保温层最小厚度为237.5 mm 。

题略

此题3层圆筒壁导热问题

（1）每米管长的各层热阻分别为（由内向外排序） 每米管长的总热阻 （2）每米管长的热损失为 （3）各层接触面的温度

由于通过每层的q l 相同，即

1

21l w w l R t

t q λ-= 得

同理，℃79.189283.08.36788.293223=⨯-=-=l l w w R q t t λ 题略

已知：mm d 50=；)/(85℃m W ⋅=λ；s m a /1095.225-⨯=；℃t 3000=；

℃t f 36=；)/(302℃m W h ⋅=；℃t 90=

求：铜球达到90℃时所需的时间 解：1.00088.085

025

.030＜　hR

Bi =⨯=

=λ

可以用集总参数法 题略

此题为2层平壁导热问题，分析同（略）

第10章

10.1 内径20mm 的管子，壁温恒定为200℃，空气入口温度20℃，入口流速20m/s 。

求空气出口温度达60℃时所需的管长。 解：定性温度 ℃40)(2

1="+'=f f f t t t

由附表9得：

699

.0,

/s m 10

96.16,K)W/(m 1076.2,K)kJ/(kg 005.1,kg/m 128.12

6

23=⨯=⋅⨯=⋅==--f f f p f Pr c νλρ，，

由于管内流体为空气，应将进口处流体温度下的流速修正到f t 下的流速。 由流体连续性方程（稳定流动，质量流量相等），有A u A u q q f f f m m ρρ==111,

雷诺数 46

10＞2519510

96.1602.0365.21=⨯⨯==-f

i f f d u Re ν （湍流） 由管内湍流强迫对流换热准则方程：0.80.4

0.023Re Pr f f f t l R Nu c c c =

得：R l t f f i

f c c c Re d h 4.08.0Pr 023.0λ=

本题气体被加热，55

.0⎪

⎪⎭

⎫ ⎝⎛=w f t T T c ；管长未知，暂取c l =1，最后进行校合。c R =1

由热平衡关系：)(4

)(2'-"=-f f p f f i f w i t t c u d t t lh d ρππ

空气在内径为50mm 的管内流动，流速为15m/s ，壁面温度t w ＝100℃，管长5m 。如果空气的平均温度为200℃，试求从空气到壁面的表面传热系数h 和空气传给壁面的热量。

已知：℃t m

l ℃

t s

m u m

d f w 2005100/1505.0=====

求：对流换热系数h 及换热量φ 解：根据℃t f 200=，查附表9，得：

)/(1093.32k m W f ⋅⨯=-λ；s m f /1085.3426-⨯=ν； 680.0Pr =f ；

46

102152110

85.34050

.015Re >=⨯⨯=

=

-f

f ud

ν； 属于旺盛紊流，选用公式（），1=t c ，1=l c ，1=R c

补充例题： 一电炉的电功率为1kW ，炉丝温度847℃，直径为1mm ，电炉的效率（辐射功率与电功率之比）为。试确定所需炉丝的最短长度。若炉丝的发射率为，则炉丝的长度又是多少

解：∵ 96.0=W AE b ∴ W T C l r o 96.010024

=⎪⎭

⎫

⎝⎛⋅⋅π

若 95.0=ε，

96.0=W E A b ε；m l l 601.395

.0425

.395.012=== 玻璃暖房的升温作用可以从玻璃的光谱穿透比变化特性得到解释。有一块厚为3 mm 的玻璃，经测定，其对波长为0.3~2.5m μ的辐射能的穿透比为0.9，而对其它波长的辐射能可以认为完全不穿透。试据此计算温度为5800 K 的黑体辐射及300 K 的黑体辐射投射到该玻璃上时各自的穿透比。 解：b

b

b b b

b E E F F E E )()

()0()0(121

2

2

1

2

1

λλλλλλτλλττ-----=

-=

)()0()0(1221λλλλτ----=b b F F ；

当K T 5800=时，K m T ⋅=⨯=μλ174058003.01； K m T ⋅=⨯=μλ1450058005.22； 查表10-1得：%2956.3)3.00(=-b F ；

%5625.96)5.2.00(=-b F ；

∴ %94.83)%2956.35625.96(9.0=-⨯=τ

当K T 300=时，K m T ⋅=⨯=μλ903003.01； K m T ⋅=⨯=μλ7503005.22； 查表10-1得：%10907.23)3.00(--⨯=b F ；

%10225.243)5.2.00(--⨯=b F ；

∴ %0192.0)%10907.2024225.0(9.03=⨯-⨯=-τ

温度越高，在 (主要为可见光和红外线)的辐射能越大，投射到玻璃上时的穿透比也越大。