习题 传热学

H 0.119m
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华中科技大学热科学与工程实验室
HUST Lab of Thermal Science & Engineering
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3-17. 一种测量导热系数的瞬态法是基于半 无限大物体的导热过程而设计的。设有一 块厚金属，初温为 30℃ ，然后其一侧表面 突然与温度为100℃的沸水相接触。在离开 此表面10 mm处由热电偶测得2 min后该处 的 温 度 为 65℃ 。 已 知 材 料 的 密 度 为 2200 kg/m3 ，比热容为 700 J/(kgK) ，试计算该 材料的导热系数。
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随着厚度增加，实际混凝土温度会逐渐降 低，故该假设使得计算的结果偏大。
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4-19 温度30℃水流经一根长的直管， 管内径0.3 m，水流平均速度为0.3 m/s。 试计算：(1) 摩擦系数； (2) 壁面切应 力； (3) 表面传热系数。 答：t f 30 ℃ 2 查表得： 61.8 10 W / cm K
HUST Lab of Thermal Science &am气，其系统内的总压力 为2×105Pa，CO2的分压力为0.08×105Pa， H2O的分压力为0.16×105Pa，试计算直径 为0.9144m的长圆柱烟道中，该烟气的发射 率。 解： g CO H O
6-15 试确定 CO2 的发射率。气体处在很长的、 直径为0.6096m的圆柱体内，其温度为 1388K，CO2的分压力为0.2×105Pa，气体 的总压力为0.3×105Pa。 解 CO CCO CO
2 2 2
平均射线程长
s 0.9d 0.5486 m
PCO2 s 0.11105 pa m
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解：
t H t f H 0.6% 0
0
ch(m H)
m
0.6% 0 m H 5.81
ph 15 103 105 48.74 3 3 Ac 15 10 0.9 10 49.1
Pr 5.42
0.805 106 m2 / s
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得
Re
lum

1.12 105
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属圆管内紊流换热。
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f 0.316Re1/ 4 0.017
f 2 W um 0.19 8
0.0395Re3/ 4 Pr hl Nu 1 2.44 Re1/8 (Pr 1)
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代入数据，
h 765.6W / m K
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查表
CCO2 0.7, CO 2 0.095
CO CCO
2 2
CO 2
0.0665
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2 60 120s a 9.16 107 c
ac 9.16107 2200 700 1.41 W / m K
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解：公路在降雨期间单位面积所放出的热量
Q 2A 2 1

c t w t0
2300 8801.4 50 20
600
1.396106
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2-20. 过热蒸汽在外径为127mm的钢管内流 过，测蒸汽温度套管的布置如图所式。已 知套管外径d = 15 mm，厚度δ = 0.9 mm， 导热系数λ = 49.1 W/(mK)。蒸汽与套管间 的表面传热系数h = 105 W/(m2K)。为使测 温误差小于蒸汽与钢管壁温度差的 0.6% ， 试确定套管应有的长度。
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解： 查表
65 100 0.5 erf 0 30 100
0.477

x 2 a
0.477
x 10 103 m
2 2
CCO2 CO 2 C 2 H O H 2O
平均射线程长
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s 0.9d 0.8230 m
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3-18. 夏天高速公路的路面在日光长时间的 曝晒下可达 50℃ 的温度。假设突然一阵雷 雨把路面冷却到 20℃ 并保持不变。雷雨持 续了 10 min 。试计算在此降雨期间单位面 积上所放出的热量。高速公路混凝土的物 性可取为密度为 2300 kg/m3 ，导热系数为 1.4 W/(mK)，比热容为880 J/(kgK)。作为 一种估算，假设雷雨前路面以下相当厚的 一层混凝土均处于 50℃ ，分析这一假设对 计算得到的放热量的影响。