第四版《传热学》课后习题答案

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1、-第一章思考题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之间的联系和区别。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：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有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量形式的转换。2．以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。dtdtqdxqdx，其中，

2、－热流密－导热系数；－沿x方向的温答：①傅立叶定律：度；度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。tf)qt，其中，－热流密度；h－表面传热系数；w②牛顿冷却公式：qh(tw－固体表面温tf度；－流体的温度。q，其中，－热流密q4T③斯忒藩－玻耳兹曼定律：T度；－斯忒藩－玻耳兹曼常数；－辐射物体的热力学温度。3．导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？2答：①导热系数的单位W/(m.K)；②表面传热系数的单位W/(m.K)；③传热系数的单是：是：位是：2W/(m.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有

3、关。4．当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程“换热器热工计算的基式，并说它是本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。5．用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于

4、温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。6．用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。--7．什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方

5、向上不同截面的热流量不相等。答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。8.有两个外形相同的保温杯A与B，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A杯的外表面就可以感觉到热，而B杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？答：Ｂ：杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。能量平衡分析1-1夏天的早晨，一

6、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20℃时的比热为：1.005KJ/Kg.K,密103600＝540000J15全部被房间的空气吸收而升温，空气在度为354000010t11.893532.51.2051.205Kg/m,所以1.005当他回来时房间的温度近似为32℃。A2理发吹风器的结构示

7、意图如附图所示，风道的流通面积，进入吹风器的空气60cm21-2压力2547℃。要求吹风器出口的空气温℃，试确定流过吹风器的空气的质100kPatp，温度1度t2量流量以及吹风器出口的空气平均速度。电加热器1500W的功率为。解：1-3淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为。冷水通过电热器15℃被加热3每分钟1000cm从到43℃。试问电热器的加热功率是多少？为了节省能源，有人提出可以将用过后的热水（温度为38℃）送入一个换热器去加热进入淋浴器的冷水。如果该换热器能将冷水27℃，试计算采用余热回收换热器加热到后洗澡1