传热学练习题解答

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1、传热学习题解答习题2-16某工业炉的炉壁由耐火砖1=1.3W/(mK)、绝热层2=0.18W/(mK)及普通砖3=0.93W/(mK)三层组成。炉膛壁内壁温度1100℃，普通砖层厚12cm，其外表面温度为50℃。通过炉壁的热损失为1200W/m2，绝热材料的耐热温度为900℃。求耐火砖层的最小厚度及此时绝热层厚度。设各层间接触良好，接触热阻可以忽略。分析：可看作通过多层平壁的一维稳态导热问题。已知=1.3W/(mK),=0.18W/(mK)；=0.93W/(mK);＝12330.115m;t=1100℃,t=50℃,t2<900℃；q=

2、1200W/m214求：1,2t1t2t2t3t3t4t1qt2123123t3t3t4qRt3qt45012000.12δ1δ2δ30.93204.8Ct1Rt1Rt2Rt3t4t2t1qRt1111001200900Cδ1>216.7mm1.3t2t3q对绝热层：2221200t2204.80.18δ2<104mmt2<900℃耐火砖层的最小厚度:216.7mm此时绝热层厚度:104mm习题2-20同例题，略习题2-22室内水平放置两根表面温度相同的蒸汽管，由于自然对流两管都向周围空气

3、散失热量。已知大管的直径为小管直径的10倍，小管的(Gr×Pr)=109。试问两管道单位时间、单位面积的热损失比值为多少？分析：可看作大空间内水平圆管与空气间的自然对流换热问题。单位时间、单位面积散热量：qht对流换热系数通过Nu数求解：Nuhdn大空间自然对流换热计算关系式NucGrPr对于与圆管进行对流换热的情形，空气的3gdGrtb2由于横管的表面温度相同，并且空气温度相同，所以、、t均相等，可得：323Grb1gd1td11000Gr2gd3tdb222小管的(Gr×Pr)=109大管的(Gr×

4、Pr)=1012（GrPr)值均在109～1012之间，则可用准数方程式1/3Nu0.13GrPrNu10.13(GrPr)11/31/3100010Nu20.13(GrPr)21/3h1Nu1d2101h2d1Nu210两管道单位时间、单位面积的热损失比值为1讨论n当管外空气为湍流状态时，管子向外散热的热流密度与管子的尺寸无关；n当管外空气为层流状态时，管子的散热情况如何？2-23空气在一根内径60mm、长3m的加热管道内流动。在稳态情况下，管道内侧单位表面积与空气之间的对流换热热流量为5000W/m2，对表面传热系数为75W/(m2

5、·K)，空气的平均温度为85℃，试计算对流换热热流量和管道内侧表面的温度。n根据已知：管道的几何尺寸：d=60mm,l=3m，n热流密度q=5000W/m2；n对流传热系数hc=75W/(m2·K)；tf=85n则：Φ=qA=5000×π×0.06×3=2826Wn根据牛顿冷却定律：q=hc(tw-tf)n解得tw=tf+q/hc=85+5000/75=151.7℃2－24一车间墙壁，已知其内侧表面至外侧表面的导热热流密度值为250W/m2；外侧表面与－20℃的大气接触，表面传热系数为15W/(m2·K)；外侧单位表面积与周围环境的辐射换热热流量为60W/m2，

6、试求墙壁外侧表面的温度。n看作综合传热过程，且达到稳定状态。n根据已知：q=250W/m2；qr=60W/m2n复合传热系数h=15W/(m2·K)；n则：q=h(tw-tf)n解得tw=tf+q/h=-20+250/15=-3.3℃2－27水以2m/s的流速流过内直径为20mm、长为4m的圆管。如果水的进、出口温度分别为24℃和36℃，试求表面传热系数（为考虑热流方向影响，必须确定管的内壁温度。）。解：tf=(24+36)/2=30℃查得ρ=995.7kg/m3，λ=0.61W/(m·K),cp=4.174kJ/(kg·K),Pr=5.42ud995.72

7、0.02计算Re:Ref44966属湍流8.0210根据管内湍流换热的计算准数方程（2-98):0.80.40.80.4Nu0.023RePr0.02349665.4240.94根据Nuhd0.6182hNud40.941265W/m0.02水吸收的热量：mc(tt)pm=ρuA=995.7×2×0.02×0.02×3.14/4=0.625kg/s0.6254.174(3624)20.87W根据能量守恒：hdl(twtf)则：tw=30+20.87/(3.14×0.02×4)=113℃习题2-

8、28同例题，略