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1、第—章思考题1.试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式Z间的联系和区别。答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是:在发牛对流换执的同时必狱伴牛有导执。导热、对流这訐种热量传拓方式，只禅在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能最形式的转换。1・1夏天的早晨，一个大学生离开宿舍时的温度为20°C。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
2、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，相当于隔绝了房间内外的热交换，但是电风扇要在房间内做工产生热量：为15x10x3600=5400007全部被房间的空气吸收而升温，空气在20°C时的比热为：a540000xl0~3一“At==11.891.()05KJ/Kg.K,密度为1.205Kg/m［所以5x3x2.5x1.205X1.005当他冋来时房间的温度近似为32°C1-9一砖墙的表面积为12^2,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°C,而外表面温度为・5°C,试确定次砖墙向外
3、界散失的热量。解：根据傅立叶定律有：①=AA—=1.5xl2x''=2076.9W30.261-10—炉子的炉墙厚13cm,总面积为20亦，平均导热系数为1.04w/m.k,内外壁温分别是520°C及50°C。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09X104kJ/kg,问每天因热损失要用掉多少千克煤？解：根据傅利叶公式~~8~=75.2KW_1.04x20x(520—50)_0J3每天用煤24x3600x75.22.09X104-=310.9Kg/d1-12在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验屮，得到下列数据：管壁平均温度tw=69"C,空气温度tf=20°
4、C,管子外径d=14mm,加热段长80mm,输入加热段的功率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q=27rrlh(tw-tf)所以=49.33W/(m2.k)1-13对置于水中的不锈钢束采用电加热的方法进行压力为1.013X10’Pd的饱和水沸腾换热实验。测得加热功率为50W,不锈钢管束外径为4mm,加热段长l()mm,表面平均温度为109°C。试计算此时沸腾换热的表面传热系数。解：根据牛顿冷却公式有①=人仙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
5、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。/At=4423.2W/(m2.K)解:电子原件的发热量=航天器的辐射散热量即：Q=£刃41-23在锅炉炉膛的水冷壁管子中有沸腾水流过，以吸收管外的火焰及烟气辐射给管壁的热量。试针对下列三种情况，画出从烟气到水的传热过程的温度分布曲线：（1）管子内外均干净；（2）管内结水垢，但沸腾水温与烟气温度保持不变；（3）管内结水垢，管外结灰垢，沸腾水温及锅炉的产气率不变。解：天REM1・24在附图所示的稳态热传递过程中，已知：心=460°c,=300°c,3,=5mm,32=0.5mm>&=46.5w/（m.K）,^2=1-16
6、W/（m.K）?22=5800W/（m2.K）o试计算单位面积所传递的热量。解：由题意得^=rl+v°-00071几—h二225.35KW第二章思考题1试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的意义。q=—Agradt--A—h,答：傅立叶定律的一般形式为：dx，其中:矣価为空间某点的温度梯度；斤是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；可为该处的热流密度矢量。2已知导热物体屮某点在x,y,z三个方向上的热流密度分别为％竹及么，如何获得该点的热密度矢量？答：@=+,其中"k分别为三个方向的单位矢量量。3试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。答：导热微分方程
7、式所依据的基本定律有：傅立叶定律和能量守恒定律。4试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。答：①第一类边界条件:厂＞0时，②笫二类边界条件:几=f（力）丁＞0时一2（¥）”=/2（丁）OX③第三类边界条件：6发生在一个短圆柱中的导热问题，在下列哪些情形下可以按一维问题来处理？答：当采用圆柱坐标系，沿半径方向的导热就可以按一维问题来处理。2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，且心=2心（见附图）。已知山二Q.1W伽K）內二0.06W伽.K）,
