至五章作业题答案

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1、第一章内容回顾绪论：1.传热学的研究内容及其在科学技术和工程中的应用2.热能传递的三种基本方式（三定律）3.传热过程和传热系数（热阻的倒数）4.传热学的发展简史和研究方法要求1、能够从传热学角度解释一些换热现象。2、三定律的应用，计算。3、传热过程的分析、传热热阻计算。1-1夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为20℃。他希望晚上回到房间时的温度能够低一些，于是早上离开时紧闭门窗，并打开了一个功率为15W的电风扇，该房间的长、宽、高分别为5m、3m、2.5m。如果该大学生10h以后回来，试估算房间的平均温度是多少？解：因关闭门窗户后，相当于隔绝了

2、房间内外的热交换，但是电风扇要在房间内做功产生热量：为全部被房间的空气吸收而升温，空气在20℃时的比热为：1.005KJ/Kg.K,密度为1.205Kg/m3,所以当他回来时房间的温度近似为32℃。1-9一砖墙的表面积为12，厚为260mm，平均导热系数为1.5W/（m.K）。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。解：根据傅立叶定律有：1-12在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度tw=69℃，空气温度tf=20℃，管子外径d=14mm，加热段长80mm，输入加热段的功

3、率8.5w，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？解：根据牛顿冷却公式所以＝49.33W/(m.k)1-20半径为0.5m的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。航天器内电子元件的散热总共为175W。假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射能量，试估算其表面的平均温度。解：电子原件的发热量＝航天器的辐射散热量即：=187K1-24在附图所示的稳态热传递过程中，已知：℃，℃，mm，mm，W/(m.K)，W/(m.K),W/(m.K)。试计算单位面积所传递的热量。=225.35KW第二章内容1、导热基本定律导热机理、

4、温度场、定律表达2、导热问题的数学描写（微分方程、定解条件、热扩散率）3、典型一维稳态导热问题的分析解平壁、圆筒壁（单层、多层）4、通过肋片的导热5、具有内热源的一维导热问题（数学描述）6、多维稳态导热的求解（形状因子）要求1、温度场、等温面（线）、温度梯度等概念、导热系数和热扩散率的定义、意义2、能写出典型简单几何形状物体导热问题的数学描述表达式3、导热问题的微分方程（推导、应用）4、定解条件表达5、单层、多层平壁，圆筒壁的分析解方程6、肋片换热热平衡，肋片换热量简化计算7、具有内热源一维导热问题的数学描述第二章作业题2-4一烘箱的炉门由两种保温

5、材料A及B组成，且(见附图)。已知,,烘箱内空气温度℃，内壁面的总表面传热系数。为安全起见，希望烘箱炉门的外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度25℃，外表面总传热系数。解：热损失为2-18在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06，另一种为0.12，两种材料的厚度都取为75mm，试比较把导热系数小的材料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中，绝热层内外表面的总温差保持不变。解

6、：将导热系数小的材料紧贴壁管将导热系数大的材料紧贴壁管则故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。若为平壁，则平壁由于所以不存在此问题。2-20：一直径为d长为l的圆杆，两端分别与温度为t1及t2的表面接触，杆的导热系数为常数。试对下列两种稳态情形列出杆中温度的微分方程式及边界条件：1.杆的侧面是绝热的；2.杆的侧面与四周流体间有稳定的对流换热，平均表面传热系数为h，流体温度tf小于t1及t2.。8/23/2021第三章非稳态热传导1、非稳态导热的基本概念2、集总参数法3、典型一维物体非稳态导热的分析解4、半无限大物体的非稳态导热5、简单几何形状物体

7、多维非稳态导热的分析解要求1、理解非稳态导热过程的特点。2、掌握集总参数法的应用条件，会用集总参数法求解。3、了解非稳态导热问题的分析计算方法，掌握线算图的适用条件。3－6一初始温度为t0的物体，被置于室温为t∞的房间中。物体表面的发射率为，表面与空气间的换热系数为h。物体的体集积为V，参数与换热的面积为A，比热容和密度分别为c及。物体的内热阻可忽略不计，试列出物体温度随时间变化的微分方程式。解：由题意知，固体温度始终均匀一致，所以可按集总热容系统处理固体通过热辐射散到周围的热量为：固体通过对流散到周围的热量为：固体散出的总热量等于其焓的减小即3－

8、10一热电偶热接点可近似地看成为球形，初始温度为250C，后被置于温度为2000C地气流中。问欲使热电偶的时间常数热接点的