传热学课后习题答案.ppt

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1、作业：3－9初始温度为200℃，直径为5cm的铝质长圆柱体，突然暴露在温度为70℃的环境中，表面传热系数。试计算1min后，半径为1.25cm处的温度及单位管长圆柱体的热损失。解：初始温度为200℃，直径为5cm的铝质长圆柱体，突然暴露在温度为70℃的环境中，表面传热系数。试计算1min后，半径为1.25cm处的温度及单位管长圆柱体的热损失。查图：求热损失：查图：3－11一温度为21℃，横截面积为50mm×100mm的矩形长杆放入温度为593℃的热处理炉中消除热应力，宽100mm的一面置于炉子底面上，长杆表面与高温流体的表面传热系

2、数为114，根据工艺要求，要加热到580℃以上才能消除应力，试说明1h后，能否满足工艺要求？分析：哪里温度最低？1一温度为21℃，横截面积为50mm×100mm的矩形长杆放入温度为593℃的热处理炉中消除热应力，宽100mm的一面置于炉子底面上，长杆表面与高温流体的表面传热系数为114，根据工艺要求，要加热到580℃以上才能消除应力，试说明1h后，能否满足工艺要求？解：查图：可以满足工艺要求。作业温度计的水银泡长1cm、直径为7mm。温度计自酒精溶液取出时，由于酒精蒸发，体温计水银泡维持18℃。护士将体温计插入病人口中，水银泡表面

3、的当量传热数，如果测量误差要求不超过0.2℃，求体温计插入病人口中后，至少要多长时间才能将体温计从40℃的病人口中取出。水银泡的当量物性值为：3－1已知：求：分析：可以用集总参数法。解：已知：求：求：已知：解得：求：已知：3－2工程上常用非稳态导热的方法测得燃气轮机表面的传热系数，一种方法是：把边长为6mm的铜质立方体埋入机片，使立方体只有一面与高温燃气接触，立方体与叶片间加有一薄层高温粘结剂。因粘结剂的热扩散率较小，叶片与立方体之间可近似视为绝热，设初温为38℃他铜块与538℃的高温燃气接触3.7s后，温度升为232℃。求叶片表

4、面的传热系数。铜：已知：立方体解：用集总参数法分析，然后验算。已知：立方体解：已知：立方体3-4一电阻加热器，初始温度为t0，其内部突然产生热量，其功率为p，加热器外表面积暴露在温度为的流体中，表面传热系数为h。如组成导热区的体积为V，，物性值、、等均为已知常数量，试用集总参数法确定加热器温度与时间的关系。解：令：分离变量：两边积分：作业试推导矩形肋片内部节点和端部节点的有限差分方程。4－4内部节点：边界节点：作业：5－2为了用实验的方法确定直径的钢棒（导热系数，热扩散系数表面传热数）放在炉内时间时的温度分布，现用几何形状相似的合

5、金钢棒在不大的炉中加热。求模型的直径dm和模型放入炉内多少时间后测量模型中的温度分布。分析：属于第三类边界条件下的导热问题。模化实验，要保证物理现象相似。已知：求：只要几何相似，Fo和Bi分别相等，两导热现象相似，温度场分布相似。解：1、Bi数相等已知：求：已知：求：2、Fo相等。5－3现用模型来研究某变压器油冷却系统的传热性能。假设基本的传热机理是圆管内强迫对流传热，变压器原耗散100kW的热流量。变压器油的，。模型的直管直径为0.5cm，线性尺寸为变压器的，表面积为变压器的。模型和变压器的平均温差相同，模型用乙二醇作流体，雷诺

6、数。乙二醇的，。试确定模型中的能耗率（散热热流量）和流速。已知：求：同类现象，单值性条件相似，只要已定准则Re、Pr分别相同，即可实现相似，Nu数相等。分析：已知：解：已知：换热相似：已知：求：作业：6－420℃的水以10kg/s的质量流量进入直径为10cm，长10m的圆管内，管壁温度为80℃，求水的出口温度。解：设出口温度当定性温度：查物性：判别流态：紊流其中：求水的出口温度：（两种求法）第一种求法：水得到热量：对流换热量：可得：计算值与假设值误差不大，计算有效。第二种求法：假设如假设准确，水得到热量与对流换热量应相等。水得到热

7、量：对流换热量：假设温度偏高。重新假设：重复以上计算：得出如果可采用十字线法：。。。。6-17在速度u0=5m/s，温度为20℃的空气流中，沿流动方向平行的放有一块长l=20cm、温度为60℃的平板。如用垂直流动方向放置的半周长为20cm的圆柱代替平板，问此时表面的对流传热系数是平板的几倍？解：定性温度：查物性参数：1、平壁：层流2、半圆柱横掠圆柱壁纵掠平壁换热系数增加28.7%。