傳熱學(xué)習(xí)題集

1、鄭州大學(xué)傳熱學(xué)習(xí)題集蘇小江2014/6/1內(nèi)容：書中例題和課后習(xí)題緒論例0-1某住宅磚墻壁厚為81二240mm，其導(dǎo)熱系數(shù)為九二0.6W/(m2K),墻壁內(nèi)、外兩側(cè)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為：h二7.5W/(m2-K),h二10W/(m2-K)，冬季12內(nèi)外兩側(cè)空氣的溫度分別為：t=20oC，t=5oC，試計(jì)算墻壁的各項(xiàng)熱阻，傳熱系f1f2數(shù)以及熱流密度。例0-2一冷庫(kù)外墻的內(nèi)壁面溫度為t=-12oC，庫(kù)內(nèi)冷凍物及空氣溫度均為wt=一18。C。已知壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=5W/(m2-K)，壁與物體間的系統(tǒng)輻射系數(shù)fC=5.1W/(m2-K4)，試計(jì)算該壁表面每平方米的冷量損失？并對(duì)比對(duì)流換熱與熱輻射

2、1、2冷損失的大??？13、求房屋外墻的散熱熱流密度q以及它的內(nèi)外表面溫度“I和-。已知：=360mm，室外溫度，-=-10C,室內(nèi)溫度廠=18C,墻的入=0.61W/(m.K)，內(nèi)壁表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=87W/(m2.K),外壁h2=124W/(m2.K)o已知該墻高2.8m，寬3m，求它的散熱量?精選15、空氣在一根內(nèi)徑50mm，長(zhǎng)2.5m的管子內(nèi)流動(dòng)并被加熱，已知空氣平均溫度為85C，管壁對(duì)空氣的h=73W/m.C，熱流通量q=5110W/m2。試確定管壁溫度及熱流量。C16、已知兩平行平壁，壁溫分別為，：!=50C-=20C，輻射系數(shù)1.23.96，求每平方米的輻射換熱量W/m2。若增加到

3、200C，輻射換熱量變化了多少？第一章導(dǎo)熱理論基礎(chǔ)例IT厚度為的無(wú)限大平壁，入為常數(shù)，平壁內(nèi)具有均勻內(nèi)熱源(W/m3),平壁x=0的一側(cè)絕熱，x=6的一側(cè)與溫度為f的流體直接接觸進(jìn)行對(duì)流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是已知的，試寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的完整數(shù)學(xué)描述。例1-2半徑為R長(zhǎng)度為1的導(dǎo)線，其導(dǎo)熱系數(shù)入為常數(shù)。導(dǎo)線的電阻率為P(Q.m2/m)。導(dǎo)線通過(guò)電流I(A)而均勻發(fā)熱。已知空氣的溫度為，導(dǎo)線與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h,試寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的完整數(shù)學(xué)描述。2、已知Low-e膜玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.62W/(m.K)玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.65W/(m.K)空氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.024W/(m.K)氬

4、氣的導(dǎo)熱系數(shù)為0.016W/(m.K)試計(jì)算該膜雙中空玻璃導(dǎo)熱熱阻。6、一厚度為50mm的無(wú)限大平壁，其穩(wěn)態(tài)溫度分布為：t=a+bx2C式中a=200C,b=2000C/m2。若平壁材料導(dǎo)熱系數(shù)為45W/m.C,試求：(1)平壁兩側(cè)表面處的熱流通量；(2)平壁中是否有內(nèi)熱源?為什么?若有的話，它的強(qiáng)度應(yīng)是多大?第二章穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱例2-1有一鍋爐爐墻由三層組成，內(nèi)層是厚51=230mm的耐火磚，導(dǎo)熱系數(shù)入1=1.10W/(mK)；外層是53=240mm的紅磚層，導(dǎo)熱系數(shù)入3=0.58W/(mK)；兩層中間填以52=50mm的水泥珍珠巖制品保溫層，導(dǎo)熱系數(shù)入2=0.072W/(mK)。已知爐墻內(nèi)、外兩

5、表面溫度tw1=500C、tw2=50C，試求通過(guò)爐墻的導(dǎo)熱熱流密度及紅磚層的最高溫度。例2-2一由三層平壁組成的鍋爐爐墻，結(jié)構(gòu)與例2-1相同。但已知邊界條件改為第三類，即：爐墻內(nèi)側(cè)溫度，：-=511C，煙氣側(cè)對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=31.1W/(m.K)；爐墻外廠房空氣溫度-=22C，空氣側(cè)對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=12.2W/(m.K)。試求通過(guò)該爐墻的熱損失和爐墻內(nèi)、外表面的溫度|和-。例2-3一爐渣混凝土空心砌塊，結(jié)構(gòu)尺寸如圖所示。爐渣混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)Xi=0.79W/(m-K)，空心部分的導(dǎo)熱系數(shù)九2=0.29W/(mK)。試計(jì)算砌塊的導(dǎo)熱熱阻。例2-4外徑為200mm的蒸汽管

6、道，管壁厚8mm，管外包硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料保溫層，導(dǎo)熱系數(shù)入l=0.022W/(m.K),厚40mm。外殼為高密度聚乙烯管，導(dǎo)熱系數(shù)入2=0.3W/(m.K),厚5mm。給定第三類邊界條件：管內(nèi)蒸汽溫度t=300C，管內(nèi)蒸汽與管壁之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hl=120W/(m.K)；周圍空氣溫度l-=25C，管外殼與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=10W/(m.K)。求單位管長(zhǎng)的傳熱系數(shù)匕、散熱量I和外殼表面溫度九。例2-5設(shè)管道外徑d=15mm,如果用軟質(zhì)泡沫塑料作為保溫層是否合適？已知其導(dǎo)熱系數(shù)入=0.034W/(m.K)，保溫層外表面與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=10W/(m.K)。例2-6一

7、鐵制的矩形直肋，厚5=5mm，高H=50mm，寬L=1m，材料導(dǎo)熱系數(shù)入=58w/mK，肋表面放熱系數(shù)h=12w/mK，肋基的過(guò)余溫度9=80oC。求肋表面散熱量和肋o端過(guò)余溫度。例2-6如圖2-18所示的環(huán)形肋壁，肋片高度l=19.1mm、厚度S=1.6mm，肋片是鋁制并鑲在直徑為25.4mm的管子上，鋁的導(dǎo)熱系數(shù)入=214W/(m.K)。已知管表面溫度-171.1T，周圍流體溫度W1C，肋片表面與周圍流體之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=141.5W/(m2.K),試計(jì)算每片肋片的散熱量。例2-8一傳達(dá)室小屋，室內(nèi)面積為3mx4m，高度為2.8m，紅磚墻厚度為240mm，紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.43W/(

8、m.K)。已知墻內(nèi)表面溫度為20C，外表面溫度為-5C,試問(wèn)通過(guò)傳達(dá)室的四周墻壁的散熱量為多少？8、某建筑物的混凝土屋頂面積為20m2，厚為140mm，外表面溫度為_15C。已知混凝土的導(dǎo)熱系數(shù)為1.28W/(m.K)，若通過(guò)屋頂?shù)纳崃繛?.5x103W，試計(jì)算屋頂內(nèi)表面的溫度。9、某教室的墻壁是一層厚度為240mm的磚層和一層厚度為20mm的灰泥構(gòu)成?，F(xiàn)在擬安裝空調(diào)設(shè)備，并在內(nèi)表面加一層硬泡沫塑料，使導(dǎo)入室內(nèi)的熱量比原來(lái)減少80%。已知磚的導(dǎo)熱系數(shù)入=0.7W/(mK),灰泥的入=0.58W/(mK),硬泡沫塑料的入=0.06W/(mK),試求加貼硬泡沫塑料層的厚度。16、蒸汽管道的內(nèi)、外

9、直徑分別為160mm和170mm，管壁導(dǎo)熱系數(shù)入=58W/m.C，管外覆蓋兩層保溫材料：第一層厚度82=30mm，導(dǎo)熱系數(shù)入2=0.093W/m.C；第二層53=40mm，導(dǎo)熱系數(shù)入3=0.17W/m.C，蒸汽管的內(nèi)表面溫度-300C。保溫層外表而溫度，：=50C，試求：(1)各層熱阻，并比較其大小，(2)每米長(zhǎng)蒸汽管的熱損失，(3)各層之間的接觸面溫19、一外徑為100mm，內(nèi)徑為85mm的蒸汽管道，管材的導(dǎo)熱系數(shù)為入=40W/(mK)，其內(nèi)表面溫度為180C，若采用入=0.053W/(mK)的保溫材料進(jìn)行保溫，并要求保溫層外表面溫度不高于40C，蒸汽管允許的熱損失=52.3W/m。問(wèn)保溫材

10、料層厚度應(yīng)為多少？23、一直徑為d,長(zhǎng)度為l的細(xì)長(zhǎng)圓桿，兩端分別與溫度為t1和t2的表面緊密接觸，桿的側(cè)面與周圍流體間有對(duì)流換熱,已知流體的溫度為匕而tl或t2,桿側(cè)面與流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h,桿材料的導(dǎo)熱系數(shù)為入，試寫出表示細(xì)長(zhǎng)桿內(nèi)溫度場(chǎng)的完整數(shù)學(xué)描述,并求解其溫度分布。24、一鋁制等截面直肋，肋高為25mm，肋厚為3mm，鋁材的導(dǎo)熱系數(shù)為入=140W/(mK),周圍空氣與肋表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=752w/(m2.k)。已知肋基溫度為80C和空氣溫度為30C，假定肋端的散熱可以忽略不計(jì)，試計(jì)算肋片內(nèi)的溫度分布和每片肋片的散熱量。27、一肋片厚度為3mm，長(zhǎng)度為16mm，是計(jì)算等截面直肋的

11、效率。(1)鋁材料肋片，其導(dǎo)熱系數(shù)為140W/(mK),對(duì)流換熱系數(shù)h=80W/(m2.K);(2)鋼材料肋片，其導(dǎo)熱系數(shù)為40W/(m-K),對(duì)流換熱系數(shù)h=125W/(m2.K)。第三章非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱例3-1一無(wú)限大平壁厚度為0.5m,已知平壁的熱物性參數(shù)九=0.815W/(m.k),c=0.839kJ/(kg.k),p=1500kg/m3,壁內(nèi)溫度初始時(shí)均為一致為18C,給定第三類邊界條件:壁兩側(cè)流體溫度為8C,流體與壁面之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=8.15w/(m2.K),試求6h后平壁中心及表面的溫度。例3-2已知條件同例3-1,試求24h及三晝夜后，平壁中心及表面的溫度；并求24h中每平方米

12、平壁表面放出的熱量。例3-3一道用磚砌成的火墻，已知磚的密度P=1925kg/m3,比定壓容：=0.835kJ/(kg.C),導(dǎo)熱系數(shù)入=0.72W/(m.C)o突然以110C的溫度加于墻的一側(cè)。如果在5h內(nèi)火墻另一側(cè)的溫度幾乎不發(fā)生變化,試問(wèn)此墻的厚度至少為多少？若改用耐火磚砌火墻,耐火磚的密度P=2640kg/m3，比定壓容=0.96kJ/(kg.C),導(dǎo)熱系數(shù)入=1.0W/(m.C),這時(shí)此墻的厚度至少為多少？例3-4應(yīng)用恒定作用的熱源法測(cè)定建筑材料的熱擴(kuò)散率。采用510um厚的鏮銅箔作為平面熱源，已知初始溫度-=18C,通電加熱360s后，測(cè)量得到x=0處的溫度tL=；=31.1C,x

13、=20mm處的溫度=20.64C，試計(jì)算該材料的熱擴(kuò)散率。例3-5有一直徑為0.3m、長(zhǎng)度為0.6m的鋼圓柱，初始溫度為20C，放入爐溫為1020C的爐內(nèi)加熱，已知鋼的導(dǎo)熱系數(shù)入=30W/(mK),熱擴(kuò)散率a=6.25X10-6m2/s,鋼柱表面與爐內(nèi)介質(zhì)之間的總換熱系數(shù)h=200w/(m2K)，試求加熱lh時(shí)后，如圖所示鋼柱表面和中心點(diǎn)1、2、3和4的溫度以及加熱過(guò)程中吸收的熱量。8、一鋼板厚度為3mm，面積為1X1初始溫度均勻?yàn)?00C，放置于20C的空氣中冷卻。已知鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)為入=48.5W/(mk),熱擴(kuò)散率a=12.7X10-6tf/s,板與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=39W/(m

14、2.K)，問(wèn)需要多長(zhǎng)時(shí)間鋼板才能降低至50C。9、一不銹鋼板厚度為0.15m，初始溫度為20C，放置在溫度為1200C的爐內(nèi)加熱，已知不銹鋼熱擴(kuò)散率為3.95Xh/s，鋼板在爐內(nèi)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為250W/(mK),試求鋼板加熱到800C時(shí)所需時(shí)間。10、將初始溫度為80C，直徑為20mm的銅棒突然置于溫度為20C、流速為12m/s的風(fēng)道中，5min后銅棒溫度降低到34C。計(jì)算氣體與銅棒的換熱系數(shù)？已知：銅棒P=8954kgm3,c=383.1J(kg.C),入=386W(m.C)11、有兩塊同樣材料的平壁A和B,已知A的厚度為B的兩倍，兩平壁從同一高溫爐中取出置于冷流體中淬火，流體與平壁表面的

15、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)近似認(rèn)為是無(wú)限大。已知B平壁中心點(diǎn)的過(guò)余溫度下降到初始過(guò)余溫度的一半需要12min,問(wèn)平壁A達(dá)到同樣的溫度需要多少時(shí)間？13、一加熱爐爐底是40mm的耐火材料砌成，它的導(dǎo)溫系數(shù)為5X107m2/s，導(dǎo)熱系數(shù)為4.0W/m.C，爐子從室溫25C開始點(diǎn)火，爐內(nèi)很快形成穩(wěn)態(tài)的1260C的高溫氣體，氣體與爐底表面間換熱系數(shù)為40W/m.C，問(wèn)達(dá)到正常運(yùn)行要求爐底壁表面溫度為1000C，試確定從點(diǎn)火到正常運(yùn)行要求所需時(shí)間。第四章導(dǎo)熱數(shù)值解法基礎(chǔ)例4-1設(shè)有一矩形薄板,參看圖4-4,已知a=2b,在邊界x=0和y=0處是絕熱的，在x=a處給出第三類邊界條件，即給定h和，而邊界y=b處給出第一類

16、邊界條件，即溫度為已知t試寫出各節(jié)點(diǎn)的離散方程。例4-2矩形薄板，節(jié)點(diǎn)布置參看圖4-5,薄板左側(cè)邊界給定溫度200C，其他三個(gè)界面給定溫度為50C，求各節(jié)點(diǎn)溫度。例4-3半無(wú)限大物體，初始時(shí)各處溫度均勻一致并等于0C,物體的熱擴(kuò)散率a=0.6x丄樸m2/s，已知物體表面溫度隨時(shí)間直線變化，=0.25t，試用顯式格式計(jì)算過(guò)程開始后10min時(shí)半無(wú)限大物體內(nèi)的溫度分布。例4-4一厚度為0.06m的無(wú)限大平壁，初始溫度為20C,給定壁兩側(cè)的對(duì)流換熱邊界條件:流體溫度為150C，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=24W/(m2.K)。已知平壁的導(dǎo)熱系數(shù)入=0.24W/(m.K),熱擴(kuò)散率a=0.147xm2/s，試計(jì)算

17、2min后，無(wú)限大平壁內(nèi)各節(jié)點(diǎn)的溫度。例4-5厚度為0.1m的無(wú)限大平壁，兩側(cè)均為對(duì)流換熱邊界條件，初始時(shí)兩側(cè)流體溫度與壁內(nèi)溫度一致tf1=tf2=t0=5C；已知兩側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)分別為h1=11W/(m2K)、h2=23W/(m2K),壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)=0.43W/(mK)，導(dǎo)溫系數(shù)a=0.3437X10-6m2/s。如果一側(cè)的環(huán)境溫度tf1突然升高為50C并維持不變，計(jì)算在其它參數(shù)不變的條件下，平壁內(nèi)溫度分布及兩側(cè)壁面熱流密度隨時(shí)間的變化規(guī)律，一直計(jì)算到新的穩(wěn)態(tài)傳熱過(guò)程為止。第五章對(duì)流換熱分析例5-120C的水以1.32m/s的速度外掠長(zhǎng)250mm的平板，壁溫tW=60C。(1) 求x=2

18、50mm處下列各項(xiàng)局部值：,t,Cf,x,hx,并計(jì)算全板長(zhǎng)的平均傳熱系數(shù)h,全板換熱量。(W:板寬為lm)(2) 沿板長(zhǎng)方向計(jì)算8；-；h；-的變化，并繪制曲線顯示參數(shù)的變化趨勢(shì)。例5-220C空氣在常壓下以33.9m/s速度外掠長(zhǎng)250mm的平板，壁溫一=60C。(1) 求x=250mm處下列各項(xiàng)局部值：8；一；h；計(jì)算全板的換熱量(W,板寬為lm)；(2) 沿板長(zhǎng)方向計(jì)算8；-；h；-隨x的變化，并繪制曲線顯示參數(shù)的變化趨勢(shì)。例5-3常壓下20C的空氣以33.9m/s外掠壁溫為60C的平板，板長(zhǎng)為1.5m，求該板的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及換熱量（板寬按1m計(jì)算）。例5-4計(jì)算上例的局部及平均表

19、面?zhèn)鳠嵯禂?shù)沿板長(zhǎng)的變化，并繪成圖。12、20C的水以1.5m/s的速度外掠平板，按積分方程解求離前緣150mm處的邊界層厚度。13、由微分方程解求外掠平板，離前緣150mm處的流動(dòng)邊界層及熱邊界層度，已知邊界平均溫度為60C，速度為uo=0.9m/so18、空氣以10m/s速度外掠0.8m長(zhǎng)平板，=80C,=30C，計(jì)算該板在臨界Re下的,全板平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)以及換熱量（板寬為lm，已知R：=5xZ）19、與上題同樣換熱參數(shù)，但流體為水，試與上題作比較。23、已知某對(duì)流換熱過(guò)程的熱邊界層溫度場(chǎng)可表達(dá)為t=a-by+c，壁溫為二，主流溫度為，試求它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。26、溫度=80C的空氣外掠=3

20、0C的平板，已知=124.4工，試求該平板長(zhǎng)為0.3m,寬0.5m時(shí)的換熱量（仍不計(jì)寬度的影響）？31、煤氣以平均流速=20m/s流過(guò)內(nèi)徑d=16.9mm，長(zhǎng)l=2m的管子，由于不知道它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，今用實(shí)測(cè)得管兩端煤氣的壓降A(chǔ)p為35N/m2，試問(wèn)能否確定此煤氣與管壁的平均傳熱系數(shù)？已知該煤氣的物性是：P=0.3335kg/m3/=4.198kJ/(mg.k),v=47.38X2m2/s，入=0.191W/(m.K).管內(nèi)流動(dòng)摩擦系數(shù)f的定義式是：p=f.,-，又已知:St.P；“=；(管內(nèi)流動(dòng)兩傳類比率)。第六章單相流體對(duì)流換熱例6-1一臺(tái)管殼式蒸汽熱水器，水在管內(nèi)流速讓二山嚴(yán)書，全管水

21、的平均溫度,=90C，管壁溫度：=115C，管長(zhǎng)1.5m，管內(nèi)徑d=17mm,試計(jì)算它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例6-2某廠燃?xì)庖豢諝饧訜崞?，已知管?nèi)徑d=0.051m,每根管內(nèi)空氣質(zhì)流量M=0.0417kg/s,管長(zhǎng)l=2.6m，空氣進(jìn)口溫度=30C，壁溫保持=250C，試計(jì)算該加熱器管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例6-3某換熱設(shè)備管子長(zhǎng)l=2m,內(nèi)徑d=0.014mm，生產(chǎn)過(guò)程中壁溫保持=78.6C，進(jìn)口水溫：=22.1C，問(wèn)管內(nèi)水的平均流速為若干m/s時(shí)，其出口水溫達(dá)到50C?并確定此時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)？例6-4某廠在改進(jìn)換熱器時(shí)，把圓管改制成橢圓形斷面管（設(shè)改制后周長(zhǎng)不變）。已知橢圓管內(nèi)的長(zhǎng)半a=0.02m,

22、短半軸b=0.012m,試計(jì)算在同樣流量及物性條件下，橢圓管與圓管相比，其管斷面積，當(dāng)量直徑，流速，Re,Nu,h及壓降等的變化比。例6-5水以1.5m/s的速度流過(guò)d=25mm,l=5m,Ap=5.6kPa的管子，管壁j=90C，進(jìn)出口水溫分別為25C和50C，試從類比律計(jì)算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，并與按光滑管計(jì)算的結(jié)果比較。例6-6空氣橫掠叉排管束，管外經(jīng)d=25mm,管長(zhǎng)l=1.5m，每排有20根管子，共有5t=15C排，叉排S=50mm、S=37mm。已知管壁溫度為t=110C，空氣進(jìn)口溫度為f,12w空氣流量二勺求空氣流過(guò)管束加熱器的表面換熱系數(shù)。例6-7試求新型豎直管束（采用外徑d=30mm

23、的管材）暖氣散熱器自然對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，已知管長(zhǎng)H=1800mm，表面溫度：=86C，室溫*18C。例6-8以常熱流加熱的豎直平壁，熱流通量q=255W/；：，外界空氣溫度為20C,壁高0.5m。若不計(jì)表面輻射，試計(jì)算該壁自然對(duì)流平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例6-9計(jì)算豎壁封閉空氣夾層的當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；隨夾層厚度的變化，設(shè)夾層兩側(cè)表面溫度分別為i=20C,-=0C，夾層高H=1m，計(jì)算厚度5從360mm。16、進(jìn)口溫度為10C，質(zhì)流量為0.045kg/s的空氣在直徑51mm，長(zhǎng)2m的管內(nèi)被加熱，壁溫保持200C，試用式（64）計(jì)算它的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和出口溫度。1.23、空氣在管內(nèi)受迫對(duì)流換熱，已知管徑d

24、=51mm，管長(zhǎng)l=2.6m,空氣質(zhì)流量M=0.0417kg/s，進(jìn)口溫度t、f=30C，管壁的熱流密度q=12120W/m?，求該管的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h,空氣在管子進(jìn)口和出口端的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h,h,出口溫度t、f，管壁進(jìn)口和出口端的壁溫t,t。ww28、空氣以0.0125kg/s流量流過(guò)直徑50mm，長(zhǎng)為6m的圓管，溫度由23.5C加熱到62C，試求在常壁溫?fù)Q熱條件下管壁溫度t,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及換熱量。（建議用式（65）計(jì)w算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)）33、空氣橫向掠過(guò)單管，管外徑12mm,管外最大流速u=14m/s，空氣溫度tf=30.1C,壁溫t=12C。求空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。w35、水橫向掠過(guò)5排

25、叉排管束，管束中最窄截面處流速u=4.87m/s,平均溫度tf=20.2C,Si=1.25壁溫t25.2C,管間距,d=19mm,求水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。w=44、頂棚表面溫度13C，室內(nèi)溫度25C，頂棚4mX5m，試求自然對(duì)流換熱量及其表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。45、傾斜放置，溫度為45C的lmXlm平板,熱面朝上接受輻射熱300W/m2，輻射熱被全部吸收，然后以自然對(duì)流方式散出，環(huán)境溫度為0C,板背面絕熱。試求穩(wěn)態(tài)時(shí)，該板平均溫度能達(dá)到的最大值。2.52、某建筑物墻壁內(nèi)空氣夾層厚5=75mm，高2.5mm，兩側(cè)壁溫分別為t=15C,t=5C，w1w2求它的當(dāng)量表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及每平方米通過(guò)夾層的熱量。第七章凝

26、結(jié)與沸騰換熱例7-1一臺(tái)臥式蒸汽熱水器，黃銅管外徑d=126mm，表面溫度一=60C，水蒸氣飽和溫度一=140C，熱水器垂直列上共有12根管，求凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例7-2外徑50mm管子垂直放置，=120C的干飽和水蒸氣在管外凝結(jié)，管長(zhǎng)l=3m,=100C，試求凝液膜液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r(shí)的高度。及該管全長(zhǎng)平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。例7-3試用能量守恒原理論證式（7-9），推導(dǎo)時(shí)按線性溫度分布考慮液膜的過(guò)冷度。例7-4橫放的實(shí)驗(yàn)用不銹鋼電加熱蒸汽發(fā)生器，水在電熱器管外大空間沸騰，絕對(duì)壓強(qiáng)為1.96xPa,已知電功率為5kW,管外徑16mm，總長(zhǎng)3.2m，求表面沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，并檢驗(yàn)它的壁溫。例7-5在1.

27、013x3Pa絕對(duì)壓強(qiáng)下，純水在匚=117C拋光銅質(zhì)加熱面上進(jìn)行大空間泡態(tài)沸騰，試求q及h。第八章熱輻射的基本定律例8-1測(cè)定對(duì)應(yīng)于太陽(yáng)最大光譜輻射力的峰值波長(zhǎng)廠:約為0.503umo若太陽(yáng)可以近似看作黑體看待，求太陽(yáng)的表面溫度。例8-2試分別計(jì)算5762K、3800K、2800K、1000K、400K的黑體最大光譜輻射力所對(duì)應(yīng)的峰值波長(zhǎng)以及黑體輻射中可見光和紅外線輻射(0.761000um)能量占黑體總輻射能量的比例。例8-3已知某太陽(yáng)能集熱器的透光玻璃在波長(zhǎng)從入1=0.35um至入2=2.7um范圍內(nèi)的穿透比為85%,在此范圍之外是不透射的。試計(jì)算太陽(yáng)輻射對(duì)該玻璃的穿透比。把太陽(yáng)輻射作為黑

28、體輻射看待，它的表面溫度為5762K。例8-4在一個(gè)直徑為0.02m、溫度為1200K圓形黑體表面的正上方l=0.3m處，有一個(gè)平行于黑體表面、直徑為0.05m的輻射熱流計(jì)，如圖8-7所示。試計(jì)算該熱流計(jì)所得到的黑體投入輻射能是多少？若輻射熱流計(jì)仍處于同樣高度，求熱流計(jì)偏移多少距離，熱流計(jì)得到的黑體投入輻射能為原來(lái)的50%。例8-5某漫射表面溫度T1=300K,其光譜吸收比如圖8-11所示。把它放在壁溫T2=1200K的黑空腔中，計(jì)算此表面的吸收比a和發(fā)射率&。第九章輻射換熱計(jì)算例9-1兩個(gè)相距300mm、半徑為300mm的平行放置的圓盤。相對(duì)兩表面的溫度分別為p=02u=04_=500及12

29、=227C,發(fā)射率分別為10.及1,兩表面間的輻射角系數(shù)X12=0.38.圓盤的另兩個(gè)表面不參與換熱。當(dāng)將此兩圓盤置于一壁溫為13=27C的一個(gè)大房間內(nèi)，試計(jì)算每個(gè)圓盤的凈輻射換熱量和容器壁3的溫度。例9-2有一空氣間層，熱表面溫度11=300C，冷表面溫度12=50C。兩表面的發(fā)射率1=&2=0.85。當(dāng)表面尺寸遠(yuǎn)大于空氣層厚度時(shí)，求此間層每單位表面積的輻射換熱量。例9-3某車間的輻射采暖板尺寸是1.8x0.75；：；,板面的發(fā)射率&1=0.94,溫度11=107C。如果輻射板背面及側(cè)面包有保溫絕熱材料，求輻射板面與車間墻面間的輻射換熱量。已知墻面溫度t2=12C，不計(jì)輻射板背面及側(cè)面的輻射

30、作用。例9-4兩個(gè)相距300mm、半徑為300mm的平行放置的圓盤。相對(duì)兩表面的溫度分別為p02p04t=500C及t=227C,發(fā)射率分別為10及10，兩表面間的輻射角系數(shù)X=0.38.121,2圓盤的另兩個(gè)表面不參與換熱。當(dāng)將此兩圓盤置于一壁溫為13=27C的一個(gè)大房間內(nèi)，試計(jì)算每個(gè)圓盤的凈輻射換熱量。例9-5假定上例中兩圓盤被置于一絕熱大烘箱中，在其他條件不變時(shí)，試計(jì)算高溫圓盤的凈輻射熱量以及烘箱壁面的溫度。例9-6某輻射采暖房間尺寸為4mx5mx3m（圖9-3a）,在樓板中布置加熱盤管，根據(jù)實(shí)測(cè)結(jié)果：樓板1的內(nèi)表面溫度11=25C，表面發(fā)射率&1=0.9,外墻2的表面溫度12=10C，

31、其余三面內(nèi)墻3的內(nèi)表面溫度13=13C，墻面發(fā)射率&2=&3=0.8；地面4的表面溫度14=11C,發(fā)射率&4=0.6。試求（1）樓板的總輻射換熱量；（2）地面的總吸熱量。例9-7兩平行大平壁的發(fā)射率各為0.5和0.8，如果中間加入一片兩面發(fā)射率均為0.05的鋁箔，計(jì)算輻射換熱減少的百分?jǐn)?shù)。例9-8一排氣管的排氣溫度可用熱電偶來(lái)測(cè)量(如圖所示)，熱電偶接點(diǎn)發(fā)射率0.5，排氣管壁溫為=100C，熱電偶指示溫度為i=500C，氣體和熱電偶總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=200W/(m2K),試確定氣體的實(shí)際溫度及測(cè)量誤差。若將發(fā)射率為=0.3的圓筒形遮熱罩放置在熱電偶周圍，熱電偶的讀數(shù)仍為500C，問(wèn)氣體的真

32、實(shí)溫度是多少？假定氣體和遮熱罩間的總對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為=250W/(m2K)。例9-9計(jì)算圖9-24(a)所示兩個(gè)表面1、4之間的輻射角系數(shù)&二例9-10試確定例9-6中各表面間的輻射角系數(shù)。例9-11某鍋爐的爐膛容積為35m3,爐膛面積為55m2,煙氣中水蒸氣的容積百分?jǐn)?shù)為7.6%,二氧化碳的容積百分?jǐn)?shù)為18.6%,煙氣的總壓為1.013xPa，爐內(nèi)平均溫度為1200C。試確定煙氣的發(fā)射率o例9-12在直徑為1m的煙道中有溫度匚-1000C、總壓力為1.013x丄Pa的氣體流過(guò)，如果氣體中含C匕的容積百分?jǐn)?shù)為5%，其余為透明體。煙道壁溫=500C，發(fā)射率-=1,試計(jì)算煙道壁與氣體間的輻射

33、換熱。例9-13一未加玻璃蓋板的太陽(yáng)能集熱器的吸熱表面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收比為0.92,表面發(fā)射率為0.15，集熱器表面積20m2，表面溫度為80C，周圍空氣溫度為18C,表面對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為3W/(m2*K)。當(dāng)集熱器表面的太陽(yáng)總輻射照度為800W/m2,天空溫度為0C時(shí)，試計(jì)算該集熱器可利用到的太陽(yáng)輻射熱和它的效率。例9-14一平板型太陽(yáng)能集熱器的示意圖如圖。平板玻璃覆蓋在吸熱表面上,且玻璃蓋板與吸熱表面圍成密閉空間。太陽(yáng)總輻照度匚為800W/m2，天空溫度為0C。玻璃的太陽(yáng)輻射穿透比為0.85，長(zhǎng)波穿透比為0,反射比為0,長(zhǎng)波發(fā)射率：為0.9；吸熱表面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收比:九：為1.0

34、,表面長(zhǎng)波發(fā)射率I-為0.15，其中所吸收熱量的70%用于加熱太陽(yáng)能集熱器中的水以及通過(guò)吸熱表面的背面散熱損失了。玻璃蓋板與吸熱表面平行，兩者之間的距離為0.07m,其間存有空氣，即存在有限空間的自然對(duì)流換熱，此時(shí)玻璃蓋板與吸熱表面之間的當(dāng)量導(dǎo)熱系數(shù)九為0.040W/(mK),玻璃蓋板與大氣環(huán)境表面對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20W/(m2K)，大氣環(huán)境溫度為30C。試計(jì)算吸熱表面和玻璃蓋板的溫度。假設(shè)可以忽略玻璃的導(dǎo)熱熱阻，玻璃蓋板與吸熱表面之間的角系數(shù)“為1。11、試確定如圖所示各種情況下的角系數(shù)。15、一外徑為100mm的鋼管橫穿過(guò)室溫為27C的大房間，管外壁溫度為l00C,表面發(fā)射宰為0.

35、85。試確定單位管長(zhǎng)的輻射散熱損失。16、有一3mX4m的矩形房間，高2.5m，地表面溫度為270C，頂表面溫度為12C，房間四周的墻壁均是絕熱的，所有表面的發(fā)射率均為0.8，試用網(wǎng)絡(luò)法計(jì)算地板和頂棚的凈輻射換熱量和墻表面的溫度。22、兩平行大平壁的發(fā)射率均為&=0.4,它們中間放置兩面發(fā)射率均為0.04的遮熱板。當(dāng)平板的表面溫度分別為250C和40C時(shí)，試計(jì)算輻射換熱量和遮熱板的表面溫度（不計(jì)導(dǎo)熱和對(duì)流換熱）。如不用遮熱板時(shí)，輻射換熱量為多少？24、保溫(熱水)瓶瓶膽是一夾層結(jié)構(gòu)，且夾層表面涂水銀，水銀層的發(fā)射率&=0.04。瓶?jī)?nèi)存放tl=100C的開水，周圍環(huán)境溫度t2=20C。設(shè)瓶膽內(nèi)外

36、層的溫度分別與水和周圍環(huán)境大致相同，求瓶膽的散熱量?？嘤脤?dǎo)熱系數(shù)為0.04W/(mK)的軟木代替瓶膽夾層保溫，問(wèn)需用多厚的軟木才能達(dá)到熱水瓶原來(lái)的保溫效果？25、一矩形斷面的長(zhǎng)隧道窯，斷面寬4m，高3m,底面溫度為800K、發(fā)射率為0.6，頂面溫度為1273K、發(fā)射半為0.8,兩側(cè)面均為絕熱面，試計(jì)算表面的凈輻射換熱量。第十章傳熱和換熱器例10-1為判斷冬季某廠房墻壁的散熱損失,在穩(wěn)態(tài)條件下,測(cè)得壁內(nèi)表面溫度=15.4C；室內(nèi)氣溫=20.6C；廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度=22C；壁與周圍環(huán)境間的系統(tǒng)發(fā)射率&=0.9；壁高3m；求此壁面的散熱損失熱流密度q,并計(jì)算輻射熱流密度“在總散熱損失中所占比例。例10

37、-2車間內(nèi)一架空的熱流體管道，鋼管內(nèi)徑dl=135mm，壁厚2.5mm，外包保溫層厚度為30mm，材料的導(dǎo)熱系數(shù)入=0.11W/(mK),已知管道內(nèi)熱氣體平均溫度t=163C。對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=25.3W/(m2K)。車間內(nèi)溫度-=18C，管道周圍環(huán)境溫度=13C。為了減少管道的散熱，管道保溫層外表有兩種不同處理方式可供選擇：(1)刷白漆，&=0.9；(2)外包薄鋁皮&=0.1，試比較兩種情況下的管道傳熱系數(shù)、每米長(zhǎng)管道的散熱量，并作分析。計(jì)算中可忽略鋼管熱阻和白漆及鋁皮所附加的導(dǎo)熱熱阻。例10-3試計(jì)算某寒冷地區(qū)中空玻璃窗傳熱系數(shù)，已知數(shù)據(jù)列表如下：窗咼H(m)1.0室溫(本例如占叫

38、如(C)20中空玻璃間距(mm)12室外溫度(本例加=如応)巾(c)-2玻璃表面發(fā)射率&0.94玻璃厚度(mm)4例10-4一塊“對(duì)流輻射板”,如圖所示，與壁面平行，已知?dú)饬髋c輻射板、氣流與壁面的對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同，均為75W/(mK)。對(duì)流一輻射板表面發(fā)射率；=0.92,壁表面也具有相同的發(fā)射率。氣體流過(guò)壁與輻射板時(shí)的平均溫度為=250C，壁溫維持一=100C，試計(jì)算輻射板向壁面的輻射熱量(W/m2)及與原有的對(duì)流換熱之比。若表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均降為50W/(m2K)效果又如何？為簡(jiǎn)化起見，設(shè)對(duì)流一輻射板背向壁的一側(cè)為絕熱面，不參與對(duì)流和輻射，同時(shí)板的長(zhǎng)度、寬度及離壁距離滿足輻射角系數(shù)X=l

39、,可按平行平板計(jì)算輻射換熱。例10-5試比較逆流與順流時(shí)的對(duì)數(shù)平均溫度差，已知熱流體由300C冷卻至150C，而冷流體由50C被加熱至100C，并與算術(shù)平均值比較。例10-6按例10-5的溫度條件計(jì)算一次交叉流，熱流體不混合，冷流體混合時(shí)的平均溫度差。例10-7管殼式蒸汽一空氣加熱器，空氣在管內(nèi)，要求將空氣由15C加熱到50C，空氣體積流量為；=5Nm3/s，蒸汽為2xMPa絕對(duì)壓強(qiáng)的干飽和水蒸氣，凝結(jié)水為飽和水，已知傳熱系數(shù)k=75W/(m2K)，求加熱器所需面積。例10-8設(shè)計(jì)一臥式管殼式蒸汽一一水加熱器，水在管內(nèi)，蒸汽在管外冷凝。水的質(zhì)量流量為3.5kg/s,要求從60C加熱到90C，加熱蒸汽是絕對(duì)壓強(qiáng)為1