传热学-第2章 稳态热传导-习题课

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1、传热学第2章稳态热传导习题课习题课傅立叶定律和导热微分方程应用1.如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m.K)，厚度为50mm，在稳态情况下墙壁内一维温度分布为t=200–2000x2。式中x的单位为m。试求：（1）墙壁两侧表面的热流密度；（2）壁内单位体积的内热源生成热。习题课傅立叶定律和导热微分方程应用2.半径为0.1m的无内热源，常物性长圆柱体。已知某时刻温度分布为t=500+200r2+50r3（r为径向坐标，单位为m）。导热系数λ=40W/(m.K)，导温系数a=0.0001m2/s。试求：（1）该时刻圆柱表面上的热流密度及热流方向；（2

2、）该时刻中心温度随时间的变化率。习题课热阻的计算3.已知钢板、水垢和灰垢的导热系数分别为46.4W/(m.K)、1.16W/(m.K)及0.116W/(m.K)，试比较1mm厚钢板、水垢及灰垢的热阻。习题课一维稳态导热—平板4.厚2cm的壁，由平均导热系数为1.3W/(m.℃)的材料构成，用平均导热系数为0.35W/(m.℃)的材料做壁的隔热层，使每平方米热损失不超过1830kW。假设加隔热层后，壁的内外表面温度分别为1300℃和30℃。试求隔热层厚度。5.有一锅炉围墙由三层平壁组成，内层是厚度为δ1=0.23m，λ1=0.63W/(m.K)的耐火黏

3、土砖；外层是厚度为δ3=0.25m，λ3=0.56W/(m.K)的红砖层；两层中间填以厚度为δ2=0.1m，λ2=0.08W/(m.K)的珍珠岩材料。炉墙内侧与温度为tf1=520℃的烟气接触，其换热系数为h1=35W/(m2.K)，炉墙外侧空气温度tf2=520℃，空气侧换热系数h2=15W/(m2.K)。试求（1）通过该炉墙单位面积的散热损失；（2）炉墙内外表面温度及层与层交界面的温度；（3）画出炉墙内的温度分布曲线。习题课一维稳态导热—平板6.一建筑物的墙壁由如图所示的空心砖砌成。设该混凝土导热系数为0.8W/(m.K)，空气当量导热系数为0.

4、28W/(m.K)。设温度只沿墙壁厚度x方向发生变化，室内温度为25℃，表面传热系数为10W/(m2.K)，室外空气温度为-10℃，表面传热系数为20W/(m2.K)。求通过每块砖的导热量。习题课一维稳态导热—平板习题课有接触热阻的计算7.考虑一个复合平壁，它由两种材料构成，材料的导热系数分别为λA=0.1W/(m.K)和λB=0.04W/(m.K)，厚度分别为LA=10mm和LB=20mm。已知两种材料交界面上的接触热阻为0.30m2.K/W。材料A与200℃的流体相邻，h=10W/(m2.K)；材料B与40℃的流体相邻，h=20W/(m2.K)。

5、确定：（1）通过一个高2m，宽2.5m的壁的热流量有多大；（2）画出温度分布。8.外径5cm的不锈钢管，外面包扎着6.4mm厚的石棉隔热层，导热系数为0.166W/(m.K)，再外面包扎着2.5mm厚的玻璃纤维隔热层，导热系数为0.0485W/(m.K)。不锈钢管外壁温度为315℃，隔热层外表面温度为38℃。试计算石棉-玻璃纤维交界面的温度。习题课一维稳态导热—圆筒壁9.蒸汽管道的外直径d1=30mm，准备包两层厚度都是15mm的不同材料的热绝缘层。a种材料的导热系数λa=0.04W/(m.K)，b种材料的导热系数λb=0.1W/(m.K)。若温差一

6、定，试问从减少热损失的观点看下列两种方案：（1）a在里层，b在外层；（2）b在里层，a在外层；哪一种好，为什么？习题课一维稳态导热—圆筒壁10.某炉壁由厚度为250mm的耐火粘土制品层和厚500mm的红砖层组成。内壁温度为1000℃，外壁温度为50℃。耐火粘土的导热系数为,红砖的导热系数近似为λ2=0.7W/(m.K)。求热损失和层间交界面的温度。习题课变导热系数和变截面稳态导热习题课变导热系数和变截面稳态导热11.一高为30cm铝制圆锥台，顶面直径为8.2cm，底面直径为13cm；底面和顶面温度各自均匀且恒定，分别为520℃和120℃，侧面（曲面）

7、绝热。试确定通过此台的导热量（铝的导热系数取为100W/(m.K)。习题课变导热系数和变截面稳态导热12.图中所示为纯铝制作的圆锥形截面。其圆形截面直径为D=ax1/2，其中a=0.5m1/2。小端位于x1=25mm处，大端位于x2=125mm处，端部温度分别为T1=600K和T2=400K，周侧面隔热良好。（1）作一维假定，推导用符号形式表示的温度分布T(x)的表示式，画出温度分布的示意图。（2）计算传热热流量Q。习题课一维稳态导热—肋片13.一直肋厚6mm，高50mm，宽0.8m，导热系数为120W/(m.K)，肋基温度t0=95℃，周围流体温度

8、tf=20℃，表面换热系数h=12W/(m2.K)。如需计及肋端散热。试求肋端温度和肋片的散热量。14.采用