传热学第五版课后习题答案

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1、传热学习题_建工版V0-14一大平板，高3m，宽2m，厚0.2m，导热系数为45W/(m.K),两侧表面温度分别为及，试求热流密度计热流量。解：根据付立叶定律热流密度为：负号表示传热方向与x轴的方向相反。通过整个导热面的热流量为：0-15空气在一根内经50mm，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m².k)，热流密度q=5110w/m²,是确定管壁温度及热流量Ø。解：热流量又根据牛顿冷却公式管内壁温度为：1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少

2、？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下，λ铜=398W/(m·K)，λ碳钢＝36W/(m·K)，λ铝＝237W/(m·K)，λ黄铜＝109W/(m·K).所以,按导热系数大小排列为:λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2)隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12W/(m·K).(3)由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137tW/(m·K)=0.0424+0.000137×20=0.04514W/(m·K);矿渣棉:λ=0.0674+0.000215tW

3、/(m·K)=0.0674+0.000215×20=0.0717W/(m·K);由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下,λ=0.035~0.038W/(m·K)。由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。1-5厚度δ为0.1m的无限大平壁，其材料的导热系数λ＝100W/(m·26K)，在给定的直角坐标系中，分别画出稳态导热时如下两种情形的温度分布并分析x方向温度梯度的分量和热流密度数值的正或负。(1)t

4、x=0=400K,t

5、x=δ=600K;(2)t

6、x=δ=600K,t

7、x=0=400K;解：根据付立叶定律无限大平壁在无内热源稳态导热时温度曲线为直线，并且图2

8、-5(1)（a）t

9、x=0=400K,t

10、x=δ=600K时温度分布如图2-5(1)所示图2-5(2)根据式(a),热流密度，说明x方向上的热流量流向x的反方向。可见计算值的方向符合热流量由高温传向低温的方向(2)t

11、x=δ=600K,t

12、x=0=400K;温度分布如图2-5(2)所示根据式(a),热流密度，说明x方向上的热流量流向x的正方向。可见计算值的方向也符合热流量由高温传向低温的方向1-6一厚度为50mm的无限大平壁，其稳态温度分布为（ºC），式中a=200ºC,b=-2000ºC/m。若平板导热系数为45w/(m.k),试求：（1）平壁两侧表面处的热流密度；（2

13、）平壁中是否有内热原？为什么？如果有内热源的话，它的强度应该是多大？解：方法一由题意知这是一个一维（）、稳态（）、常物性导热问题。导热微分方程式可简化为：（a）因为，所以26（b）（c）根据式（b）和付立叶定律，无热流量将二阶导数代入式（a）dx绝热放热该导热体里存在内热源，其强度为。解：方法二因为，所以是一维稳态导热问题（c）根据付立叶定律（1），无热流量（2）无限大平壁一维导热时，导热体仅在边界x=0，及x=处有热交换，由（1）的计算结果知导热体在单位时间内获取的热量为(d)负值表示导热体通过边界散发热量。如果是稳态导热，必须有一个内热源来平衡这部分热量来保证导热体

14、的温度不随时间变化即实现稳态导热。内热源强度:262-9某教室的墙壁是一层厚度为240mm的砖层和一层厚度为20mm的灰泥构成。现在拟安装空调设备，并在内表面加一层硬泡沫塑料，使导入室内的热量比原来减少80%。已知砖的导热系数λ＝0.7W/(m·K)，灰泥的λ＝0.58W/(m·K)，硬泡沫塑料的λ＝0.06W/(m·K)，试求加贴硬泡沫塑料层的厚度。解:未贴硬泡沫塑料时的热流密度:…………(1)加硬泡沫塑料后热流密度:………(2)又由题意得,……(3)墙壁内外表面温差不变，将(1)、(2)代入（3）,=0.09056m=90.56mm加贴硬泡沫塑料的厚度为90.56mm

15、.2-19一外径为100mm，内径为85mm的蒸汽管道，管材的导热系数为λ＝40W/(m·K)，其内表面温度为180℃，若采用λ＝0.053W/(m·K)的保温材料进行保温，并要求保温层外表面温度不高于40℃，蒸汽管允许的热损失=52.3W/m。问保温材料层厚度应为多少？26解：根据给出的几何尺寸得到:管内径=85mm=0.085m,管外径,d2=0.1m,管保温层外径tw3=40℃时，保温层厚度最小，此时，解得，m所以保温材料的厚度为72mm.2-24.一铝制等截面直肋，肋高为25mm，肋厚为3mm，铝材的导热系数为λ＝14