习题_传热1学

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1、工程传热学Ⅱ明廷臻能源与动力工程学院华中科技大学10/23/2021110/23/202122-20.过热蒸汽在外径为127mm的钢管内流过，测蒸汽温度套管的布置如图所式。已知套管外径d=15mm，厚度δ=0.9mm，导热系数λ=49.1W/(mK)。蒸汽与套管间的表面传热系数h=105W/(m2K)。为使测温误差小于蒸汽与钢管壁温度差的0.6%，试确定套管应有的长度。10/23/20213解：10/23/202143-17.一种测量导热系数的瞬态法是基于半无限大物体的导热过程而设计的。设有一块厚金属，初温为30℃，然后其一侧表面突然与温度为100℃的沸水相接

2、触。在离开此表面10mm处由热电偶测得2min后该处的温度为65℃。已知材料的密度为2200kg/m3，比热容为700J/(kgK)，试计算该材料的导热系数。10/23/20215解：查表10/23/202163-18.夏天高速公路的路面在日光长时间的曝晒下可达50℃的温度。假设突然一阵雷雨把路面冷却到20℃并保持不变。雷雨持续了10min。试计算在此降雨期间单位面积上所放出的热量。高速公路混凝土的物性可取为密度为2300kg/m3，导热系数为1.4W/(mK)，比热容为880J/(kgK)。作为一种估算，假设雷雨前路面以下相当厚的一层混凝土均处于50℃，分

3、析这一假设对计算得到的放热量的影响。10/23/20217解：公路在降雨期间单位面积所放出的热量随着厚度增加，实际混凝土温度会逐渐降低，故该假设使得计算的结果偏大。10/23/202184-19温度30℃水流经一根长的直管，管内径0.3m，水流平均速度为0.3m/s。试计算：(1)摩擦系数；(2)壁面切应力；(3)表面传热系数。答：℃查表得：得属圆管内紊流换热。10/23/20219代入数据，10/23/2021106-15试确定CO2的发射率。气体处在很长的、直径为0.6096m的圆柱体内，其温度为1388K，CO2的分压力为0.2×105Pa，气体的总压力为0

4、.3×105Pa。解平均射线程长10/23/202111查表10/23/2021126-161388K的燃烧烟气，其系统内的总压力为2×105Pa，CO2的分压力为0.08×105Pa，H2O的分压力为0.16×105Pa，试计算直径为0.9144m的长圆柱烟道中，该烟气的发射率。解：平均射线程长10/23/202113查表：代入得：10/23/2021142-19长度为L的细杆，两端连接在温度分别保持t1和t2的壁上，杆通过对流向温度为t∞的环境散热。试推导：（1）杆内温度分布的表达式；（2）杆的总热损失？解：（1）由肋片导热的微分方程式10/23/202115

5、又因为截面积不随x变化，所以方程变为其通解为式中，其边界条件为：10/23/202116将边界条件带入通解中，得所以杆内温度分布为：10/23/202117（2）通过肋基的导热流量等于通过肋片散失到环境中去的热流量，故肋片的散热量可由傅里叶定律计算得出：10/23/2021183-20.图示钢圆柱的直径D=0.3m，长度L=0.6m，导热系数=30W/(mK)，热扩散率a=6.2510-6m2/s，初始温度均匀为20C。若把圆柱放入炉温为l020℃、表面传热系数为200W/(m2K)的加热炉内，试问加热14小时后，中心1和表面2、3、4各点的温度为多少?1

6、0/23/2021195-63压力为1.013×l05Pa的饱和水蒸汽，用水平放置的壁温为90℃的铜管凝结。有下列两种选择:用一根直径为l0cm的铜管或用l0根直径为lcm的铜管。试问：(1)这两种选择所产生的凝结水量是否相同?最多可以相差多少?(2)要使凝结水量的差别最大，小管径系统应如何布置(不考虑容积的因素)。(3)上述结论与蒸汽压力、铜管壁温是否有关(保证两种布置的其他条件相同)？10/23/202120解：根据式（5-39）其他条件相同时面积与温差的乘积相同，所以小管径系统的凝结水量最多可达大管径的1.778倍。10/23/202121解：2）要使凝结水

7、量的差别最大，小管径系统应布置成每一根管子的凝结水量不落到其他管子上；3）上述结论与蒸汽压力、铜管壁温无关。10/23/2021225-66今有一台由直径为20mm的管束所组成的卧式冷凝器，管子成叉排布置。在同一竖排内的平均管排数为20，管壁温度为15℃，凝结压力为4.5×l03Pa，试估算纯净水蒸汽凝结时管束的平均表面传热系数。解：压力为4.5×103Pa对应的饱和蒸汽温度为30.8℃，γ=2427.8kJ/kg,液膜平均温度为tm=22.9℃,由附录查得22.9℃液膜的物性参数为ρ1=997.5㎏/m3,Cp=4.18KJ/Kg.K,λ1=0.604w/(㎡.

8、K),μ1