傳熱學(xué)習(xí)題答案

1、傳熱學(xué) 習(xí)題答案第一章藍(lán)色字體為注釋部分1-4、對(duì)于附圖中所示的兩種水平夾層，試分析冷、熱表面間的熱量交換方式有什么不同？如果要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用哪種布置？答：圖（a）的熱量交換方式為導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)），圖（b）的熱量交換方式為導(dǎo)熱（熱傳導(dǎo)）及自然對(duì)流。應(yīng)采用圖(a)的方式來(lái)測(cè)定流體的導(dǎo)熱系數(shù)。解釋：因?yàn)閳D(a)熱面在上，由于密度不同，熱流體朝上，冷流體朝下，冷熱流體通過(guò)直接接觸來(lái)交換熱量，即導(dǎo)熱；而圖（b）熱面在下，熱流體密度小，朝上運(yùn)動(dòng)，與冷流體進(jìn)行自然對(duì)流，當(dāng)然也有導(dǎo)熱。因?yàn)閳D（a）中只有導(dǎo)熱，測(cè)定的傳熱系數(shù)即為導(dǎo)熱系數(shù)；而圖（b）有導(dǎo)熱和自然對(duì)流方式，測(cè)定的傳熱系數(shù)

2、為復(fù)合傳熱系數(shù)。1-6、一宇宙飛船的外形如附圖所示，其中外遮光罩是凸出于飛船船體之外的一個(gè)光學(xué)窗口，其表面的溫度狀態(tài)直接影響飛船的光學(xué)遙感器。船體表面各部分的表面溫度與遮光罩的表面溫度不同。試分析：飛船在太空中飛行時(shí)與外遮光罩表面發(fā)生熱交換的對(duì)象可能有哪些？換熱方式是什么？答：可能與外遮光罩表面發(fā)生熱交換的對(duì)象有兩個(gè)：一個(gè)是外遮光罩表面與外太空進(jìn)行輻射換熱，另一個(gè)是外遮光罩表面與船體表面進(jìn)行輻射換熱。解釋：在太空中，只有可能發(fā)生熱輻射，只要溫度大于0K，兩個(gè)物體就會(huì)發(fā)生輻射換熱。1-9、一磚墻的表面積為12m2, 厚260mm，平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.5W/(m.K)，設(shè)面向室內(nèi)的表面溫度為25，外

3、表面溫度為-5，試確定此磚墻向外界散失的熱量。解：此磚墻向外界散失的熱量為2076.92W。1-12、在一次測(cè)定空氣橫向流過(guò)單根圓管的對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)中，得到下列數(shù)據(jù)：管壁平均溫度tw=69，空氣溫度tf=20，管子外徑d=14mm，加熱段長(zhǎng)80mm，輸入加熱段的功率為8.5W。如果全部熱量通過(guò)對(duì)流傳熱傳給空氣，試問(wèn)此時(shí)的對(duì)流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)多大？解：此題為對(duì)流傳熱問(wèn)題，換熱面積為圓管外側(cè)表面積，公式為： 此時(shí)的對(duì)流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)49.3325W/(m2.K)1-18、宇宙空間可近似地看成為0K的真空空間。一航天器在太空中飛行，其外表面平均溫度為250K，表面發(fā)射率為0.7，試計(jì)算航天器單位表面

4、上的換熱量。解：此題為輻射換熱問(wèn)題，公式為：航天器單位表面上的換熱量為155.04W/m2。1-21、有一臺(tái)氣體冷卻器，氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h1=95 W/(m2.K)，壁面厚度=2.5mm，=46.5 W/(m.K)，水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=5800 W/(m2.K).設(shè)傳熱壁可以看作平壁，試計(jì)算各個(gè)環(huán)節(jié)單位面積的熱阻及從氣到水的總傳熱系數(shù)。你能否指出，為了強(qiáng)化這一傳熱過(guò)程，應(yīng)首先從哪一個(gè)環(huán)節(jié)入手？簡(jiǎn)單的傳熱過(guò)程圖如下：解：各個(gè)環(huán)節(jié)單位面積的熱阻計(jì)算如下： 氣側(cè)為對(duì)流換熱過(guò)程，則對(duì)流傳熱的單位面積熱阻為： (m2.K)/ W 冷卻器內(nèi)視作導(dǎo)熱過(guò)程，則導(dǎo)熱過(guò)程的單位面積熱阻為： (m2.K)/ W

5、水側(cè)為對(duì)流換熱過(guò)程，則對(duì)流傳熱的單位面積熱阻為： (m2.K)/ W總傳熱系數(shù)： W/(m2.K)強(qiáng)化傳熱應(yīng)該強(qiáng)化熱阻大的一側(cè)，對(duì)比三個(gè)熱阻，應(yīng)該強(qiáng)化氣側(cè)的表面?zhèn)鳠帷?-24、在附圖所示的穩(wěn)態(tài)熱傳遞過(guò)程中，已知tw1=460，tf2=300，1=5mm，2=0.5mm，1=46.5 W/(m.K)，2=1.16 W/(m.K)，h2=5800 W/(m2.K)，試計(jì)算單位面積所傳遞的熱量。解：應(yīng)用傳熱過(guò)程的熱阻網(wǎng)絡(luò)分析得：，單位面積所傳遞的熱量為225.35kW。1-26、有一臺(tái)傳熱面積為12m2的氨蒸發(fā)器。氨液的蒸發(fā)溫度為0，被冷卻水的進(jìn)口溫度為9.7、出口溫度為5，蒸發(fā)器中的傳熱量為6900W，試計(jì)算總傳熱系數(shù)。思路：氨液被加熱，冷卻水的溫度取進(jìn)出口溫度的算術(shù)平均值，此題為對(duì)流傳熱問(wèn)題。解：冷卻水的平均溫度為：由對(duì)流傳熱公式，得： W/(m2.K)，總傳熱系數(shù)為78.23 W/(m2.K)1-32、一玻璃窗，尺寸為60cm×30cm，厚為4mm。冬天夜間，室內(nèi)及室外溫度分別為20及-20。內(nèi)表面的自然對(duì)流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10 W/(m2.K)，外表面強(qiáng)