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1、第一部分:必背的公式1. 通過單層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱流量的計(jì)算公式2. 通過單層圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱流量的計(jì)算公式3. 牛頓冷卻公式5. 傳熱方程式第二部分:必背的物理概念表達(dá)式或定義式1. 導(dǎo)熱的傅立葉定律數(shù)學(xué)表達(dá)式在直角坐標(biāo)系中,x坐標(biāo)方向上,或2. 肋片效率肋片的理想散熱量是指整個(gè)肋片均處在肋根溫度下的散熱量。3. 畢渥數(shù)、傅立葉數(shù)和時(shí)間常數(shù)的表達(dá)式, 第三部分:應(yīng)掌握的傳熱學(xué)基本概念和基本理論1 溫度場(chǎng)、溫度梯度、等溫線。2 導(dǎo)熱微分方程式中各項(xiàng)的意義,對(duì)一個(gè)具體的導(dǎo)熱問題,如何描述?對(duì)常見的三類邊界條件如何描述?3 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中的非正規(guī)狀況階段和正規(guī)狀況階段。4 采用集總參數(shù)法分析非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱
2、的基本思想和方法。5 半無(wú)限大物體的概念。6 導(dǎo)熱問題數(shù)值求解的基本思想和基本步驟。7 熱平衡法建立節(jié)點(diǎn)離散方程。8 代數(shù)方程組迭代求解的基本過程。9 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱數(shù)值求解中顯示差分格式和隱式差分格式及其優(yōu)缺點(diǎn)。第四部分:應(yīng)掌握的計(jì)算問題1. 通單層平壁或圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計(jì)算。1. 應(yīng)用熱阻概念對(duì)通過多層平壁或圓筒壁的導(dǎo)熱問題和傳熱過程的分析和計(jì)算。2. 對(duì)于一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱,采用海斯勒?qǐng)D的計(jì)算。第一章 概 論一、 名詞解釋1熱流量:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)所傳遞的熱量2熱流密度:?jiǎn)挝粋鳠崦嫔系臒崃髁?導(dǎo)熱:當(dāng)物體內(nèi)有溫度差或兩個(gè)不同溫度的物體接觸時(shí),在物體各部分之間不發(fā)生相對(duì)位移的情況下,物質(zhì)微粒(分子、原子
3、或自由電子)的熱運(yùn)動(dòng)傳遞了熱量,這種現(xiàn)象被稱為熱傳導(dǎo),簡(jiǎn)稱導(dǎo)熱。 4對(duì)流傳熱:流體流過固體壁時(shí)的熱傳遞過程,就是熱對(duì)流和導(dǎo)熱聯(lián)合用的熱量傳遞過程,稱為表面對(duì)流傳熱,簡(jiǎn)稱對(duì)流傳熱。5輻射傳熱:物體不斷向周圍空間發(fā)出熱輻射能,并被周圍物體吸收。同時(shí),物體也不斷接收周圍物體輻射給它的熱能。這樣,物體發(fā)出和接收過程的綜合結(jié)果產(chǎn)生了物體間通過熱輻射而進(jìn)行的熱量傳遞,稱為表面輻射傳熱,簡(jiǎn)稱輻射傳熱。6總傳熱過程:熱量從溫度較高的流體經(jīng)過固體壁傳遞給另一側(cè)溫度較低流體的過程,稱為總傳熱過程,簡(jiǎn)稱傳熱過程。 7對(duì)流傳熱系數(shù):?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為1K是的對(duì)流傳熱量,單位為W(m2
4、3;K)。對(duì)流傳熱系數(shù)表示對(duì)流傳熱能力的大小。8輻射傳熱系數(shù):?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為1K是的輻射傳熱量,單位為W(m2·K)。輻射傳熱系數(shù)表示輻射傳熱能力的大小。9復(fù)合傳熱系數(shù):?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為1K是的復(fù)合傳熱量,單位為W(m2·K)。復(fù)合傳熱系數(shù)表示復(fù)合傳熱能力的大小。10總傳熱系數(shù):總傳熱過程中熱量傳遞能力的大小。數(shù)值上表示傳熱溫差為1K時(shí),單位傳熱面積在單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量。二、 填空題1 熱量傳遞的三種基本方式為 、 、 。(熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射)2 熱流量是指 ,單位是 。熱流密度是指 ,單位是 。(單位時(shí)間內(nèi)所傳
5、遞的熱量,W,單位傳熱面上的熱流量,W/m2)3 總傳熱過程是指 ,它的強(qiáng)烈程度用 來(lái)衡量。(熱量從溫度較高的流體經(jīng)過固體壁傳遞給另一側(cè)溫度較低流體的過程,總傳熱系數(shù))4 總傳熱系數(shù)是指 ,單位是 。(傳熱溫差為1K時(shí),單位傳熱面積在單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量,W(m2·K))5 導(dǎo)熱系數(shù)的單位是 ;對(duì)流傳熱系數(shù)的單位是 ;傳熱系數(shù)的單位是 。 (W(m·K),W(m2·K),W(m2·K))6 復(fù)合傳熱是指 ,復(fù)合傳熱系數(shù)等于 之和,單位是 。 (對(duì)流傳熱與輻射傳熱之和,對(duì)流傳熱系數(shù)與輻射傳熱系數(shù)之和,W(m2·K))7 單位面積熱阻rt的單位是 ;
6、總面積熱阻Rt的單位是 。 (m2·K/W,K/W)8 單位面積導(dǎo)熱熱阻的表達(dá)式為 。(/)9 單位面積對(duì)流傳熱熱阻的表達(dá)式為 。 (1/h)10 總傳熱系數(shù)K與單位面積傳熱熱阻rt的關(guān)系為 。 (rt=1/K)11 總傳熱系數(shù)K與總面積A的傳熱熱阻Rt的關(guān)系為 。 (Rt=1/KA)12 穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指 。(物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而改變的熱量傳遞過程。)13 非穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指 。(物體中各點(diǎn)溫度隨時(shí)間而改變的熱量傳遞過程。)14 某燃煤電站過熱器中,煙氣向管壁傳熱的輻射傳熱系數(shù)為30W/(m2.K),對(duì)流傳熱系數(shù)為70W/(m2.K),其復(fù)合傳熱系數(shù)為 。 (100 W/(m2
7、.K))15由爐膛火焰向水冷壁傳熱的主要方式是 。 (熱輻射)16由煙氣向空氣預(yù)熱器傳熱的主要方式是 。 (熱對(duì)流)17已知一傳熱過程的熱阻為0.035K/W,溫壓為70,則其熱流量為 。 (2kW)18一大平壁傳熱過程的傳熱系數(shù)為100W/(m2.K),熱流體側(cè)的傳熱系數(shù)為200W/(m2.K),冷流體側(cè)的傳熱系數(shù)為250W(m2.K),平壁的厚度為5mm,則該平壁的導(dǎo)熱系數(shù)為 ,導(dǎo)熱熱阻為 。 (5 W/(m.K),0.001(m2.K)/W)19總傳熱方程式可表示為 或q 。 (KAt,Kt)20已知平壁厚0.02m,熱阻為0.02m2.K/W,其導(dǎo)熱系數(shù)為 。 (1 W/(m·
8、;K))三、選擇題1下列哪幾種傳熱過程不需要有物體的宏觀運(yùn)動(dòng)? (1)導(dǎo)熱 (2)對(duì)流 (3)輻射 (4)復(fù)合傳熱 2熱流密度q與熱流量的關(guān)系為(以下式子A為傳熱面積,為導(dǎo)熱系數(shù),h為對(duì)流傳熱系數(shù)): (1)qA (2)q/A (3)q= (4)qh3如果在水冷壁的管子里結(jié)了一層水垢,其他條件不變,管壁溫度與無(wú)水垢時(shí)相比將: (1)不變 (2)提高 (3)降低 (4)隨機(jī)改變4下列哪一種表達(dá)式是錯(cuò)誤的? ( ) (1)qt/ (2)qht (3)qkt (4)qrtt5導(dǎo)熱系數(shù)的單位是: ( ) (1)W/(m2.K) (2)W/m2 (3)W/(m·K) (4)m2.K/W6在傳熱
9、過程中,系統(tǒng)傳熱量與下列哪一個(gè)參數(shù)成反比? ( ) (1)傳熱面積 (2)流體溫差 (3)傳熱系數(shù) (4)傳熱熱阻7. 在穩(wěn)態(tài)傳熱過程中,傳熱溫差一定,如果希望系統(tǒng)傳熱量增大,則不能采用下述哪種手段? ( ) (1)增大系統(tǒng)熱阻 (2)增大傳熱面積 (3)增大傳熱系數(shù) (4)增大對(duì)流傳熱系數(shù)8. 試判斷下述幾種傳熱過程中哪一種的傳熱系數(shù)最小? (1)從氣體到氣體傳熱 (2)從氣體到水傳熱 (3)從油到水傳熱 (4)從凝結(jié)水蒸氣到水傳熱9若已知對(duì)流傳熱系數(shù)為78W(m2.K),則其單位面積對(duì)流傳熱熱阻為多少?(1)78W/(m·K) (2)1/78m·K/W(3)1/78m2
10、·K/W (4)78W(m2·K)10單位時(shí)間通過單位面積的熱量稱為什么?一般用什么符號(hào)表示? (1)熱流密度,q (2)熱流密度, (3)熱流量,q (4)熱流量,11太陽(yáng)與地球間的熱量傳遞屬于下述哪種傳熱方式? (1)導(dǎo)熱 (2)熱對(duì)流 (3)熱輻射 (4)以上幾種都不是12熱流量與溫差成正比,與熱阻成反比,此規(guī)律稱為什么? (1)導(dǎo)熱基本定律 (2)熱路歐姆定律 (3)牛頓冷卻公式 (4)傳熱方程式 13傳熱過程熱路圖的原理是什么? (1)傅里葉定律 (2)牛頓冷卻公式 (3)斯蒂芬-波爾茲曼定律 (4)熱路歐姆定律14某一傳熱過程的熱流密度q500W/m2,冷、熱流
11、體間的溫差為10,其傳熱系數(shù)和單位面積的總傳熱熱阻各為多少?( ) (1)K50W/(m2.K),rt0.05m2.K/W (2)K0.02W/(m2.K),rt50m2.K/W (3)K50W/(m2.K),rt0.02m2.K/W (4)K50W/(m2.K),rt0.05K/W15平板的單位面積導(dǎo)熱熱阻的計(jì)算式應(yīng)為哪一個(gè)? (1)/ (2)/(KA) (3)1h (4)1/(KA)四、簡(jiǎn)答題1試述三種熱量傳遞基本方式的差別,并各舉12個(gè)實(shí)際例子說明。(提示:從三種熱量傳遞基本方式的定義及特點(diǎn)來(lái)區(qū)分這三種熱傳遞方式)2請(qǐng)說明在傳熱設(shè)備中,水垢、灰垢的存在對(duì)傳熱過程會(huì)產(chǎn)生什么影響?如何防止?
12、 (提示:從傳熱過程各個(gè)環(huán)節(jié)的熱阻的角度,分析水垢、灰垢對(duì)換熱設(shè)備傳熱能力與壁面的影響情況)3. 試比較導(dǎo)熱系數(shù)、對(duì)流傳熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)的差別,它們各自的單位是什么? (提示:寫出三個(gè)系數(shù)的定義并比較,單位分別為W/(m·K),W/(m2·K),W/(m2·K))4在分析傳熱過程時(shí)引入熱阻的概念有何好處?引入熱路歐姆定律有何意義? (提示:分析熱阻與溫壓的關(guān)系,熱路圖在傳熱過程分析中的作用。)5結(jié)合你的工作實(shí)踐,舉一個(gè)傳熱過程的實(shí)例,分析它是由哪些基本熱量傳遞方式組成的。(提示:學(xué)會(huì)分析實(shí)際傳熱問題,如水冷式內(nèi)燃機(jī)等)6在空調(diào)房間內(nèi),夏季與冬季室內(nèi)溫度都保持在2
13、2左右,夏季人們可以穿短袖襯衣,而冬季則要穿毛線衣。試用傳熱學(xué)知識(shí)解釋這一現(xiàn)象。 (提示:從分析不同季節(jié)時(shí)墻體的傳熱過程和壁溫,以及人體與墻表面的熱交換過程來(lái)解釋這一現(xiàn)象(主要是人體與墻面的輻射傳熱的不同)第二章 熱傳導(dǎo)一、名詞解釋1溫度場(chǎng):某一瞬間物體內(nèi)各點(diǎn)溫度分布的總稱。一般來(lái)說,它是空間坐標(biāo)和時(shí)間坐標(biāo)的函數(shù)。2等溫面(線):由物體內(nèi)溫度相同的點(diǎn)所連成的面(或線)。3溫度梯度:在等溫面法線方向上最大溫度變化率。4熱導(dǎo)率:物性參數(shù),熱流密度矢量與溫度降度的比值,數(shù)值上等于1 Km的溫度梯度作用下產(chǎn)生的熱流密度。熱導(dǎo)率是材料固有的熱物理性質(zhì),表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。5導(dǎo)溫系數(shù):材料傳播溫度變化
14、能力大小的指標(biāo)。6穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而改變的導(dǎo)熱過程。7非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:物體中各點(diǎn)溫度隨時(shí)間而改變的導(dǎo)熱過程。8傅里葉定律:在各向同性均質(zhì)的導(dǎo)熱物體中,通過某導(dǎo)熱面積的熱流密度正比于該導(dǎo)熱面法向溫度變化率。9保溫(隔熱)材料:0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時(shí))的材料。10肋效率:肋片實(shí)際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。11接觸熱阻:材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙,給導(dǎo)熱過程帶來(lái)額外熱阻。12定解條件(單值性條件):使微分方程獲得適合某一特定問題解的附加條件,包括初始條件和邊界條件。二、填空題1 導(dǎo)熱基本定律是_定律,可表述為 。(傅立
15、葉,)2 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí),物體內(nèi)的_場(chǎng)和熱流量隨_而變化。(溫度,時(shí)間)3 導(dǎo)溫系數(shù)的表達(dá)式為_,單位是_,其物理意義為_。(a=/c,m2/s,材料傳播溫度變化能力的指標(biāo))4 肋效率的定義為_。(肋片實(shí)際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。)5 按照導(dǎo)熱機(jī)理,水的氣、液、固三種狀態(tài)中_態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)最小。(氣)6 一般,材料的導(dǎo)熱系數(shù)與_和_有關(guān)。(種類,溫度)7 保溫材料是指_的材料.(0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時(shí)))8 已知材料的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系為0(1+bt),當(dāng)材料兩側(cè)壁溫分別為t1、t2時(shí),其平均導(dǎo)熱系數(shù)可取 下的導(dǎo)熱系數(shù)。((t1+t2)/2)9 發(fā)電
16、機(jī)水冷、氫冷、空冷三種方式中,以 方式的效果最好, 方式的效果最差。(水冷、空冷)10 第三類邊界條件是指已知 。(物體邊界與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體的溫度tf)11 及其單值性條件可以完整地描述一個(gè)具體的導(dǎo)熱問題。(導(dǎo)熱微分方程)12 第一類邊界條件是 。(給定物體邊界上任何時(shí)刻的溫度分布)13 初始條件是指 。 (如以某時(shí)刻作為時(shí)間的起算點(diǎn),在該時(shí)刻導(dǎo)熱物體內(nèi)的溫度分布)14 通過長(zhǎng)圓筒壁導(dǎo)熱時(shí),圓筒壁內(nèi)的溫度呈 分布規(guī)律. (對(duì)數(shù)曲線)15 溫度梯度表示溫度場(chǎng)內(nèi)的某一地點(diǎn)等溫面法線方向的 。 (溫度變化率)16 第二類邊界條件是指 。 (給定物體邊界上任何時(shí)刻的熱流密度q w
17、分布)三、選擇題1 當(dāng)采用加肋片的方法增強(qiáng)傳熱時(shí),最有效的辦法是將肋片加在哪一側(cè)? ( )(1)傳熱系數(shù)較大的一側(cè) (2)傳熱系數(shù)較小的一側(cè)(3)流體溫度較高的一側(cè) (4)流體溫度較低的一側(cè)2 下列各參數(shù)中,屬于物性參數(shù)的是:(1)肋化系數(shù) (2)導(dǎo)熱系數(shù) (3)導(dǎo)溫系數(shù) (4)傳熱系數(shù)3 導(dǎo)溫系數(shù)的物理意義是什么?(1) 表明材料導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱(2) 反映了材料的儲(chǔ)熱能力(3) 反映材料傳播溫度變化的能力(4) 表明導(dǎo)熱系數(shù)大的材料一定是導(dǎo)溫系數(shù)大的材料4 常溫下,下列物質(zhì)中哪一種材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大?(1)純銅 (2)碳鋼(3)不銹鋼 (4)黃銅5 溫度梯度表示溫度場(chǎng)內(nèi)的某一點(diǎn)等溫面上什么方
18、向的溫度變化率? (1)切線方向 (2)法線方向(3)任意方向 (4)溫度降低方向6 接觸熱阻的存在使相接觸的兩個(gè)導(dǎo)熱壁面之間產(chǎn)生什么影響?(1)出現(xiàn)溫差 (2)出現(xiàn)臨界熱流(3)促進(jìn)傳熱 (4)沒有影響7 下述哪一點(diǎn)不是熱力設(shè)備與冷凍設(shè)備加保溫材料的目的?(1)防止熱量(或冷量)損失 (2)提高熱負(fù)荷(3)防止?fàn)C傷(或凍傷) (4)保持流體溫度8 某熱力管道采用兩種導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫材料進(jìn)行保溫,為了達(dá)到較好的保溫效果,應(yīng)將哪種材料放在內(nèi)層?(1)導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料 (2)導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料(3)任選一種均可 (4)無(wú)法確定9 金屬含有較多的雜質(zhì),則其導(dǎo)熱系數(shù)將如何變化?(1)變大 (2)變
19、?。?)不變 (4)可能變大,也可能變小10 下列材料中,導(dǎo)熱材料較差的材料是什么?(1)鋁合金 (2)鑄鐵(3)不銹鋼 (4)普通玻璃 11 物體之間發(fā)生熱傳導(dǎo)的動(dòng)力是什么?(1)溫度場(chǎng) (2)溫差(3)等溫面 (4)微觀粒子運(yùn)動(dòng) 12 下面哪種物質(zhì)材料具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)?(1)水 (2)空氣(3)水蒸氣 (4)冰塊13 通過大平壁導(dǎo)熱時(shí),大平壁內(nèi)的溫度分布規(guī)律是下述哪一種?(1)直線 (2)雙曲線(3)拋物線 (4)對(duì)數(shù)曲線14 若已知某種氣體的密度為0.617kgm3,比熱為1.122 kJ(kg·K),導(dǎo)熱系數(shù)為0.0484W(m.K),則其導(dǎo)溫系數(shù)是多少? ( )(1)14
20、.3m2s (2)69.9×10-6m2s(3)0.0699m2s (4)1.43×104m2s 15 已知某一導(dǎo)熱平壁的兩側(cè)壁面溫差是30,材料的導(dǎo)熱系數(shù)是22W(m.K),通過的熱流密度是300Wm2,則該平壁的壁厚是多少? ( )(1)220m (2)22m (3)2.2m (4)0.22m16 第二類邊界條件是什么?(1) 已知物體邊界上的溫度分布。(2) 已知物體表面與周圍介質(zhì)之間的傳熱情況。(3) 已知物體邊界上的熱流密度。(4) 已知物體邊界上流體的溫度與流速。17 冬天用手分別觸摸置于同一環(huán)境中的木塊和鐵塊,感到鐵塊很涼,這是什么原因?(1)因?yàn)殍F塊的溫度比
21、木塊低 (2)因?yàn)殍F塊摸上去比木塊硬(3)因?yàn)殍F塊的導(dǎo)熱系數(shù)比木塊大 (4)因?yàn)殍F塊的導(dǎo)溫系數(shù)比木塊大18 什么情況下圓筒壁導(dǎo)熱可以按平壁處理? (1)當(dāng)其長(zhǎng)度大于其外半徑的10倍時(shí) (2)當(dāng)其長(zhǎng)度是其壁厚的10倍時(shí)(3)當(dāng)其外徑大于2倍的內(nèi)徑時(shí) (4)當(dāng)其外徑大于其壁厚的4倍時(shí)19 溫度升高時(shí),氣體的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度會(huì)發(fā)生怎樣的變化? ( )(1)增大 (2)減小(3)不變 (4)可能增大也可能減小20 一般情況下,對(duì)于材料的導(dǎo)熱系數(shù),下述哪種說法是錯(cuò)誤的?(1)合金小于純金屬 (2)氣體小于固體(3)液體小于固體 (4)導(dǎo)電體小于非導(dǎo)電體21下列那種情況內(nèi)燃機(jī)汽缸溫度場(chǎng)不會(huì)隨時(shí)間發(fā)生變化
22、?(1)內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)過程 (2)內(nèi)燃機(jī)停機(jī) (3)內(nèi)燃機(jī)變工況運(yùn)行 (4)內(nèi)燃機(jī)定速運(yùn)行22在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中,已知三層平壁的內(nèi)外表面溫度差為120,三層熱阻之比R1 、R2、 R3=1:2:3,則各層的溫度降為 。(1)60、40、20 (2)70、40、10 (3)20、40、60 (4)10、40、7023材料的導(dǎo)熱能力與吸熱能力之比稱為 。(1)放熱系數(shù) (2)傳熱系數(shù) (3)導(dǎo)熱系數(shù) (4)導(dǎo)溫系數(shù)24蒸汽管道的內(nèi)外直徑分別為68mm和100mm,導(dǎo)熱系數(shù)1=63W/(m. ),內(nèi)表面溫度為140。今采用玻璃棉墊料保溫,2=0.053W/(m. )。若要求保溫層外表面的溫度不超過50,且蒸汽
23、管道允許的熱損失ql=50W/m,則玻璃棉墊料保溫層的厚度至少為 。(1)41mm (2)54mm (3)91mm (4) 104mm 25 導(dǎo)熱體中不同溫度的等溫面將 。(1)互相相交 (2) 互不相交(3)互相相切 (4)不定26 材料的導(dǎo)溫系數(shù)是材料 和 的比值。(1)吸熱能力/導(dǎo)熱能力 (2) 導(dǎo)熱能力/吸熱能力(3)比熱容/導(dǎo)熱系數(shù) (4)導(dǎo)熱系數(shù)/比熱容27 固體壁面上敷設(shè)肋片后,其實(shí)際散熱量與假設(shè)整個(gè)肋表面處于肋基溫度下的散熱量的比值為 。(1)肋壁效率 (2) 肋化系數(shù) (3)肋片效率 (4)無(wú)明確的專用名稱28 忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的分析方法稱為 。(1)正規(guī)狀況法(2)數(shù)學(xué)
24、分析法 (3)數(shù)值解法 (4)集總參數(shù)法29 下列哪個(gè)是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的表達(dá)式? (1)t=f(x,y,z) (2)t=f(y,) (3)t=f(x,y) (4)t=f(z,x)30 下列那個(gè)表示非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的無(wú)因次時(shí)間? (1)Bi (2)Fo (3)e (4)r四、簡(jiǎn)答題1 試解釋材料的導(dǎo)熱系數(shù)與導(dǎo)溫系數(shù)之間有什么區(qū)別和聯(lián)系。 (提示:從兩者的概念、物理意義、表達(dá)式方面加以闡述,如從表達(dá)式看,導(dǎo)溫系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)成正比關(guān)系(a=/c),但導(dǎo)溫系數(shù)不但與材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān),還與材料的熱容量(或儲(chǔ)熱能力)也有關(guān);從物理意義看,導(dǎo)熱系數(shù)表征材料導(dǎo)熱能力的強(qiáng)弱,導(dǎo)溫系數(shù)表征材料傳播溫度變化的能力的大小
25、,兩者都是物性參數(shù)。)2 試用所學(xué)的傳熱學(xué)知識(shí)說明用溫度計(jì)套管測(cè)量流體溫度時(shí)如何提高測(cè)溫精度。 (提示:溫度計(jì)套管可以看作是一根吸熱的管狀肋(等截面直肋),利用等截面直肋計(jì)算肋端溫度th的結(jié)果,可得采用溫度計(jì)套管后造成的測(cè)量誤差t為t=tf-th=,其中,欲使測(cè)量誤差t下降,可以采用以下幾種措施: (1)降低壁面與流體的溫差(tf-t0),也就是想辦法使肋基溫度t0接近tf,可以通過對(duì)流體通道的外表面采取保溫措施來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (2)增大(mH)值,使分母ch(mH)增大。具體可以用以下手段實(shí)現(xiàn):增加H,延長(zhǎng)溫度計(jì)套管的長(zhǎng)度;減小,采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料做溫度計(jì)套管,如采用不銹鋼管,不要用銅管。因?yàn)椴?/p>
26、銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)比銅和碳鋼小。降低,減小溫度計(jì)套管的壁厚,采用薄壁管。提高h(yuǎn)增強(qiáng)溫度計(jì)套管與流體之間的熱交換。)3 試寫出直角坐標(biāo)系中,一維非穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源常導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱問題的導(dǎo)熱微分方程表達(dá)式;并請(qǐng)說明導(dǎo)熱問題常見的三類邊界條件。 ( 提示:直角坐標(biāo)系下一維非穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源導(dǎo)熱問題的導(dǎo)熱微分方程式第一類邊界條件:>0,tw=fw(x, )第二類邊界條件:>0,第三類邊界條件:>0,4 在一根蒸汽管道上需要加裝一根測(cè)溫套管,有三種材料可選:銅、鋁、不銹鋼。問選用哪種材料所引起的測(cè)溫誤差最小,為什么?為減小測(cè)量誤差,在套管尺寸的選擇上還應(yīng)注意哪些問題?(提示:與簡(jiǎn)答題2的第(2)點(diǎn)類
27、似,套管材料應(yīng)選用不銹鋼,因給出的三種材料中,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)最?。? 什么是接觸熱阻?減少固體壁面之間的接觸熱阻有哪些方法? (提示:材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙,給導(dǎo)熱過程帶來(lái)額外熱阻稱為接觸熱阻,接觸熱阻的存在使相鄰的兩個(gè)表面產(chǎn)生溫降(溫度不連續(xù))。接觸熱阻主要與表面粗糙度、表面所受壓力、材料硬度、溫度及周圍介質(zhì)的物性等有關(guān),因此可以從這些方面考慮減少接觸熱阻的方法,此外,也可在固體接觸面之間襯以導(dǎo)熱系數(shù)大的銅箔或鋁箔等以減少接觸熱阻。)傅里葉定律:?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過單位截面積所傳遞的熱量,正比例于當(dāng)?shù)卮怪庇诮孛娣较蛏系臏囟茸兓始倕?shù)法:忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡(jiǎn)
28、化分析方法數(shù)值分析法的基本思想:對(duì)物理問題進(jìn)行數(shù)值求解的基本思想可以概括為:把原來(lái)的時(shí)間、空間坐標(biāo)系中連續(xù)的物理量的場(chǎng),用有限個(gè)離散點(diǎn)上的值的集合來(lái)代替,通過求解按一定方法建立起來(lái)的關(guān)于這些值的代數(shù)方程,來(lái)獲得離散點(diǎn)上被求物理量的值。復(fù)習(xí)題 基本概念 : 傳熱 : 由熱力學(xué)第二定律 , 凡是有溫差的地方 , 就有熱量自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移 , 這種由于溫差引起的熱量轉(zhuǎn)移過程統(tǒng)稱為 -. 導(dǎo)熱 : 是指物體內(nèi)不同溫度的各部分之間或不同溫度的物體相接觸時(shí) , 發(fā)生的熱量傳輸?shù)默F(xiàn)象 . 對(duì)流 : 指物體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移而引起的熱量傳輸現(xiàn)象 .
29、計(jì)算題 : 1 有一直徑為 5cm 的鋼球,初始溫度為 450 ,將其突然置于溫度為 30 空氣中,設(shè)鋼球表面與周圍環(huán)境間的總換熱系數(shù)為 24w/( m 2 . ) ,試計(jì)算鋼球冷卻到 300 所需的時(shí)間。已知鋼球的 c =0.48kJ/(kg. ) , =7753kg/m 3 , =33w/(m. ). ( 8 分) 解 : 先驗(yàn)算 Bi 準(zhǔn)數(shù) , 鋼球的特征尺寸為 : 故可以按薄材加熱處理
30、 . =57.0s=0.158h 2 具有內(nèi)熱源并均勻分布的平壁,壁厚為 S ,假定平壁的長(zhǎng)寬遠(yuǎn)大于壁厚,平壁兩表面溫度恒為 t w ,內(nèi)熱源強(qiáng)度為 q v ,平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù),試推出穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí),平壁內(nèi)的溫度分布和中心溫度。分 解 : 因平壁的場(chǎng) ,
31、寬遠(yuǎn)大于厚度 , 故此平壁的導(dǎo)熱可認(rèn)為是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 . 導(dǎo)熱微分方程為 : 邊界條件為 : x=s ,t=t w
32、160; x=-s , t=t 求解上述微分方程 , 得 由邊界條件確定積分常數(shù) : 平壁內(nèi)的溫度分布 :
33、 當(dāng) X=0, 則得平壁中心溫度 : 3. 將初始溫度為 80 , 直徑為 20mm 的紫銅棒突然橫置于氣溫為 20 , 流速為 12m/s 的風(fēng)道之中 , 五分鐘后 , 紫銅棒溫度降到 34 . 試計(jì)算氣體與紫銅棒之間的換熱系數(shù) . 已知紫銅棒密度 =8954kg/m 3 , 比熱 C=383.1J/(kg · ), 導(dǎo)熱系數(shù) =386W/(m · )
34、160; 解 : 先假定可以用集總系統(tǒng)法分析紫銅棒的散熱過程 其中 =5 × 60=300s
35、60; 驗(yàn)算 Bi: 4. 一蒸汽管道 , 內(nèi) , 外徑分別為 150mm 和 159mm. 為了減少熱損失 , 在管外包有三層保溫材料 : 內(nèi)層為 2 =0.11, 厚 2 =5mm 的石棉白云石 ; 中間為 3 =0.1, 厚 3 =80mm 的石棉白云石互狀預(yù)制板 ; 外殼為 4 =0.14, 厚 4 =5mm 的石棉硅藻土灰泥 ; 鋼管壁的 1 =52, 管內(nèi)表面和保溫層外表面的溫度分別為 170 和 30 . 求該蒸汽管每米管
36、長(zhǎng)的散熱量 ? 解 : 已知 d 1 =0.15m, d 2 =0.159m, d 3 =0.169m, d 4 =0.339m 各層每米管長(zhǎng)熱阻分別為 : 管壁 : 石棉內(nèi)層 :
37、60; 石棉預(yù)制瓦 : 灰泥外殼 : 蒸汽管道每米長(zhǎng)散熱量為 傳熱學(xué)導(dǎo)熱部分習(xí)題課之一1 試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程,各環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式?(以暖氣片管內(nèi)走熱水為例)答:有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)及傳熱方式:o 由熱水到暖氣片管道內(nèi)壁,熱傳遞方式是對(duì)流換熱(強(qiáng)制對(duì)流); o 由暖
38、氣片管道內(nèi)壁至外壁,熱傳遞方式為導(dǎo)熱; o 由暖氣片外壁至室內(nèi)環(huán)境和空氣,熱傳遞方式有輻射換熱和對(duì)流換熱。 o2、寫出導(dǎo)熱問題常見的三類邊界條件。答:規(guī)定了邊界上的溫度值的第一類邊界條件; 規(guī)定了邊界上的熱流密度值的第二類邊界條件; 規(guī)定了邊界上物體和周圍流體間的傳熱系數(shù)及周圍流體的溫度的第三類邊界條件。3、在東北地區(qū),建房用磚采用實(shí)心磚還是多孔空心磚好?為什么?(僅考慮傳熱問題)答:在其他條件相同時(shí),實(shí)心磚材料如紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5,而多孔空心磚中充滿著不動(dòng)的空氣,空氣在純導(dǎo)熱時(shí),其導(dǎo)熱系數(shù)很低,是很好的絕熱材料。因而用多孔空心磚好。4、在某
39、廠生產(chǎn)的測(cè)溫元件說明書上,標(biāo)明該元件的時(shí)間常數(shù)為1s。從傳熱學(xué)角度,你認(rèn)為可信嗎?為什么?答:根據(jù)時(shí)間常數(shù)定義,在一定條件下,可以認(rèn)為是常數(shù),但表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)確是與具體過程有關(guān)的過程量,與測(cè)溫元件安裝的具體環(huán)境的換熱條件有關(guān)。因此,其說法不可信。5、根據(jù)下列條件,寫出導(dǎo)熱微分方程?直角坐標(biāo)系,一維,非穩(wěn)態(tài),無(wú)內(nèi)熱源,常物性。答:6、熱量傳遞的三種基本方式是什么?答:導(dǎo)熱、對(duì)流、熱輻射7、絕熱邊界是第幾類邊界條件?答:第二類邊界條件8、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱答:發(fā)生在穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)熱過程稱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。(或:物體中的溫度分布不隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱稱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。)9、穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)答:溫度場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化。(
40、或溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化。)10、寫出直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式,它是根據(jù)什么原理建立起來(lái)的?它在導(dǎo)熱問題的分析計(jì)算中有何作用?答:(1)直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式為:(2)它是根據(jù)導(dǎo)熱基本定律(或傅里葉定律)和能量守恒定律建立起來(lái)的。(3)作用:確定導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布(或溫度場(chǎng))。11、溫度場(chǎng)答:某瞬時(shí)導(dǎo)熱體內(nèi)各點(diǎn)的溫度分布。12、溫度梯度:答:在等溫面(線)的法線方向上溫度的變化率。13、什么是導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)(熱擴(kuò)散率)?它們各自反映了物質(zhì)的什么特性?答:導(dǎo)熱系數(shù)是單位溫度梯度作用下物體內(nèi)產(chǎn)生的熱流密度值。它反映了物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。導(dǎo)溫系數(shù)(熱擴(kuò)散率),是物性參數(shù)。它
41、反映了物質(zhì)的導(dǎo)熱能力與儲(chǔ)熱能力之間的關(guān)系。14、在穩(wěn)態(tài)、常物性、無(wú)內(nèi)熱源的導(dǎo)熱中,物體內(nèi)部某一點(diǎn)的溫度是否會(huì)低于其表面上任意一點(diǎn)的溫度,為什么?答:不會(huì)。如果物體內(nèi)某一點(diǎn)溫度低于其表面上任意一點(diǎn)的溫度,則在該點(diǎn)必然有一個(gè)負(fù)的熱源,或者叫熱匯,這與命題不符,所以不會(huì)。15:為什么說用集總參數(shù)法解非穩(wěn)態(tài)問題是近似解法?對(duì)于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來(lái)說,什么情況下可以用集總參數(shù)法來(lái)解?答:因?yàn)榧倕?shù)法忽略了導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱熱阻,所以是近似解法;對(duì)于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來(lái)說,當(dāng)畢渥數(shù)Bi<0.1的時(shí)候可以用集總參數(shù)法來(lái)解。16、圖1圖1示出了常物性、有均勻內(nèi)熱源 、二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題局部邊界區(qū)域的網(wǎng)格配置,試用熱平衡法建立
42、節(jié)點(diǎn)0的有限差分方程式(設(shè))。答:17、一塊厚度為的大平板,與溫度為的流體處于熱平衡。當(dāng)時(shí)間時(shí),左側(cè)流體溫度升高并保持為恒定溫度。假定平板兩側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同,當(dāng)時(shí),試確定達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)時(shí)平板中心及兩側(cè)表面的溫度,畫出相應(yīng)的板內(nèi)及流體側(cè)溫度分布的示意性曲線,并做簡(jiǎn)要說明。答:時(shí),內(nèi)熱阻0,2tf tw1tctw2tft18、試用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言說明導(dǎo)熱、對(duì)流換熱及輻射換熱三種熱傳遞方式之間的聯(lián)系和區(qū)別。答:導(dǎo)熱和對(duì)流的區(qū)別在于:物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象,稱為導(dǎo)熱;對(duì)流則是流體各部分之間發(fā)生宏觀相對(duì)位移及冷熱流體的相互摻混。聯(lián)系是:在發(fā)生對(duì)流換熱的同時(shí)必然伴生有導(dǎo)熱。導(dǎo)熱、對(duì)流這
43、兩種熱量傳遞方式,只有在物質(zhì)存在的條件下才能實(shí)現(xiàn),而輻射可以在真空中傳播,輻射換熱時(shí)不僅有能量的轉(zhuǎn)移還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。19、以熱流密度表示的傅立葉定律、牛頓冷卻公式及斯忒藩玻耳茲曼定律是應(yīng)當(dāng)熟記的傳熱學(xué)公式。試寫出這三個(gè)公式并說明其中每一個(gè)符號(hào)及其意義。答: 傅立葉定律:,其中,熱流密度;導(dǎo)熱系數(shù);沿x方向的溫度變化率,“”表示熱量傳遞的方向是沿著溫度降低的方向。 牛頓冷卻公式:,其中,熱流密度;表面?zhèn)鳠嵯禂?shù);固體表面溫度;流體的溫度。 斯忒藩玻耳茲曼定律:,其中,熱流密度;斯忒藩玻耳茲曼常數(shù);輻射物體表面的熱力學(xué)溫度。20、導(dǎo)熱系數(shù)、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及傳熱系數(shù)的單位各是什么?哪些是物性參數(shù),
44、哪些與過程有關(guān)?答: 導(dǎo)熱系數(shù)的單位是:W/(m.K); 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的單位是:W/(m2.K); 傳熱系數(shù)的單位是:W/(m2.K)。這三個(gè)參數(shù)中,只有導(dǎo)熱系數(shù)是物性參數(shù),其它均與過程有關(guān)。21、用鋁制的水壺?zé)_水時(shí),盡管爐火很旺,但水壺仍然安然無(wú)恙。而一旦壺內(nèi)的水燒干后,水壺很快就燒壞。試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)分析這一現(xiàn)象。答:當(dāng)壺內(nèi)有水時(shí),可以對(duì)壺底進(jìn)行很好的冷卻(水對(duì)壺底的對(duì)流換熱系數(shù)大),壺底的熱量被很快傳走而不至于溫度升得很高;當(dāng)沒有水時(shí),和壺底發(fā)生對(duì)流換熱的是氣體,因?yàn)闅怏w發(fā)生對(duì)流換熱的表面換熱系數(shù)小,壺底的熱量不能很快被傳走,故此壺底升溫很快,容易被燒壞。22、用一只手握住盛有熱水的杯
45、子,另一只手用筷子快速攪拌熱水,握杯子的手會(huì)顯著地感到熱。試分析其原因。答:當(dāng)沒有攪拌時(shí),杯內(nèi)的水的流速幾乎為零,杯內(nèi)的水和杯壁之間為自然對(duì)流換熱,自熱對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小,當(dāng)快速攪拌時(shí),杯內(nèi)的水和杯壁之間為強(qiáng)制對(duì)流換熱,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大,熱水有更多的熱量被傳遞到杯壁的外側(cè),因此會(huì)顯著地感覺到熱。23、什么是串聯(lián)熱阻疊加原則,它在什么前提下成立?以固體中的導(dǎo)熱為例,試討論有哪些情況可能使熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。答:在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過程中,如果通過每個(gè)環(huán)節(jié)的熱流量都相同,則各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻的和。例如:三塊無(wú)限大平板疊加構(gòu)成的平壁。例如通過圓筒壁,對(duì)于各個(gè)傳
46、熱環(huán)節(jié)的傳熱面積不相等,可能造成熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。24、有兩個(gè)外形相同的保溫杯A與B,注入同樣溫度、同樣體積的熱水后不久,A杯的外表面就可以感覺到熱,而B杯的外表面則感覺不到溫度的變化,試問哪個(gè)保溫杯的質(zhì)量較好?答:杯子的保溫質(zhì)量好。因?yàn)楸睾玫谋訜崃繌谋觾?nèi)部傳出的熱量少,經(jīng)外部散熱以后,溫度變化很小,因此幾乎感覺不到熱。25、夏天的早晨,一個(gè)大學(xué)生離開宿舍時(shí)的溫度為20。他希望晚上回到房間時(shí)的溫度能夠低一些,于是早上離開時(shí)緊閉門窗,并打開了一個(gè)功率為15W的電風(fēng)扇,該房間的長(zhǎng)、寬、高分別為5m、3m、2.5m。如果該大學(xué)生10h以后回來(lái),試估算房間的平均溫度是多少?解
47、:因關(guān)閉門窗戶后,相當(dāng)于隔絕了房間內(nèi)外的熱交換,但是電風(fēng)扇要在房間內(nèi)做工產(chǎn)生熱量:為全部被房間的空氣吸收而升溫,空氣在20時(shí)的比熱為:1.005KJ/(Kg.K),密度為1.205Kg/m3,所以當(dāng)他回來(lái)時(shí)房間的溫度近似為32。26、一維無(wú)內(nèi)熱源、平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度場(chǎng)如圖所示。試說明它的導(dǎo)熱系數(shù)是隨溫度增加而增加,還是隨溫度增加而減小? 答:由傅立葉里葉定律,圖中隨x增加而減小,因而隨2增加x而增加,而溫度t隨x增加而降低,所以導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度增加而減小。27、如圖所示的雙層平壁中,導(dǎo)熱系數(shù)1,2為定值,假定過程為穩(wěn)態(tài),試分析圖中三條溫度分布曲線所對(duì)應(yīng)的1和2的相對(duì)大小。答:由于過程是穩(wěn)態(tài)的,因
48、此在三種情況下,熱流量分別為常數(shù),即:所以對(duì)情形:;同理,對(duì)情形:;對(duì)情形:。計(jì)算題:一、兩層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度場(chǎng),如圖所示,已知t1/t2=2,1/2=1/3,求,1/2,R1/R2?解: 二、將初始溫度為400,重量為40g的鋁球突然拋入15的空氣中。已知對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=40 W/m2·K,鋁的物性參數(shù)為=2700kg/m3,c=0.9 kJ/kg,=240W/m·K。試用集總參數(shù)法確定該鋁球由400降至100所需的時(shí)間。(忽略輻射換熱)解:可以用集總參數(shù)法來(lái)求解:三
49、、一雙層玻璃窗,寬1.1m,高1.2m,厚3mm,導(dǎo)熱系數(shù)為1.05;中間空氣層厚5 mm,設(shè)空氣隙僅起導(dǎo)熱作用,導(dǎo)熱系數(shù)為0.026。室內(nèi)空氣溫度為25,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20;室外空氣溫度為-10,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為15。試計(jì)算通過雙層玻璃窗的散熱量和只有單層玻璃窗的散熱量,并比較。(假定在兩種情況下室內(nèi)、外空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同)解:雙層玻璃窗的情形,由傳熱過程計(jì)算式:?jiǎn)螌硬AТ暗那樾危猴@然,單層玻璃窗的散熱量是雙層玻璃窗的2.6倍。四、用熱電偶測(cè)量管道中氣體的溫度,熱電偶的初始溫度為20,與氣體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10。熱電偶近似為球形,直徑為0.2mm。試計(jì)算插入10s后,熱電偶的過余溫度為
50、初始溫度的百分之幾?要使溫度計(jì)過余溫度不大于初始過余溫度的1%,至少需要多少時(shí)間?解:先判斷本題能否利用集總參數(shù)法:可用集總參數(shù)法。時(shí)間常數(shù)則10s的相對(duì)過余溫度熱電偶過余溫度不大于初始溫度1%所需的時(shí)間,由題意解得五、一半徑為的長(zhǎng)導(dǎo)線具有均勻內(nèi)熱源,導(dǎo)熱系數(shù)為。導(dǎo)線外包有一層絕緣材料,其外半徑為,導(dǎo)熱系數(shù)為。絕緣材料與周圍環(huán)境間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為,環(huán)境溫度為。過程是穩(wěn)態(tài)的。試:列出導(dǎo)線與絕緣層中溫度分布的微分方程式及邊界條件;求解導(dǎo)線與絕緣材料中的溫度分布提示:在導(dǎo)線與絕緣材料的界面上,熱流密度及溫度都是連續(xù)的。解:導(dǎo)線中溫度場(chǎng)的控制方程為環(huán)形絕緣層中溫度的控制方程為0邊界條件為:對(duì)t1,r=
51、0時(shí),t1為有限r(nóng)=r1時(shí),t1=t2,對(duì)t2,r=r1時(shí),t1=t2, r=r2時(shí),(t2-tf)第一式的通解為第二式的通解為。常數(shù),有邊界條件確定。跟據(jù)處為有限的條件,得,其余三個(gè)條件的表達(dá)式為:,;,由此三式解得:,六、一外徑為50mm的鋼管,外包一層10mm 厚、導(dǎo)熱系數(shù)l1=0.12 w/(m·)的石棉保溫層,然后又包一層22mm 厚、導(dǎo)熱系數(shù)l2=0.045 w/(m·)的玻璃棉。鋼管外側(cè)壁溫為300,玻璃棉外側(cè)壁溫為38。試求每米管長(zhǎng)的散熱量及石棉與玻璃棉層之間的溫度;畫出換熱網(wǎng)絡(luò)圖。 解:; 七、一爐子的爐墻厚13cm,總面積為20,平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.04w/m.k,內(nèi)外壁溫分別是520及50。試計(jì)算通過爐墻的熱損失。如果所燃用的煤的發(fā)熱量是2.09×104kJ/kg,問每天
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