热工学-传热习题解读.docx

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1、1.一大平板，高3m，宽2m，厚0.02m，导热系数为45W/(m·K)，两侧表面温度分别为t1100℃、t250℃，试求该板的热阻、热流量、热流密度。解：解：由傅立叶导热定律：热阻R＝0.027.407K/Wm245A3热流量tw1tw2＝3100－50675000WA2450.02热流密度q675000＝112500W/m2A322.空气在一根内径50mm，长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为80℃，管内对流换热的表面传热系数为h=70W/(m2·K)，热流密度为q=5000W/m2，试求管壁温度及热流量。解：由牛顿冷却公式：qhtwtf得到twq

2、500080151.42Ctf70hqAqdl50000.052.51963.50W3．炉墙由一层耐火砖和一层红砖构成，厚度都为250mm，热导率分别为0.6W/(mK)和0.4W/(mK)，炉墙内外壁面温度分别维持700C和80C不变。（1）试求通过炉墙的热流密度；（2）如果用热导率为0.076W/(mK)的珍珠岩混凝土保温层代替红砖层并保持通过炉墙的热流密度及其它条件不变，试确定该保温层的厚度。解：多层平壁的导热量计算:tw1tw2＝70080595.2W/m2q0.250＋0.2501＋2120.60.4tw1tw2＝70080又q0.250＋595.21+2

3、2120.60.076得到：247.5mm4．热电厂有一外径为100mm的过热蒸汽管道（钢管），用热导率为0.04W/(mK)的玻璃绵保温。已知钢管外壁面温度为400C，要求保温层外壁面温度不超过50C，并且每米长管道的散热损失要小于160W，试确定保温层的厚度。解：圆筒壁的稳态导热：tw1tw2＝40050qlnd216011lnd22d120.040.1解得d2173.3mmd2d136.65mm保温层厚度为25．某过热蒸汽管道的内、外直径分别为150mm和160mm，管壁材料的热导率为45W/(mK)。管道外包两层保温材料：第一层厚度为40mm，热导率为0.1

4、W/(mK)；第二层厚度为50mm，热导率为0.16W/(mK)。蒸汽管道内壁面温度为400C，保温层外壁面温度为50C。试求：（1）各层导热热阻；（2）每米长蒸汽管道的散热损失；（3）各层间的接触面温度。解：R121lnd21ln1600.000228mK/W1d1245150R21lnd31ln2400.277mK/W22d220.1160R31d413400.346mK/W2ln20.16ln3d3240圆筒壁的稳态导热计算：ltw1tw4＝40050353.1W/mR1R2R30.0002280.6450.346twtwtwtwtwtw412233由lR1R

5、2R3，得：tw2tw1lR1400353.10.000228399.92400Ctw3tw4lR350353.10.346172.17C6．已知某蒸汽管线的外径为108mm，表面温度为350℃。为降低热损失敷设保温层，要求保温层的外表面温度不能超过60℃。保温材料的热导率与温度的关系为λ=0.045+0.000214tW/(mK)(t的单位为℃)。为将热损失控制在200W/m以内，试确定所需的保温层厚度。解：设所需的保温层厚度为mm，则保温层外径为d2=d1+2=108+2。tw1=350oCtw260oCl≤200W/m计算时取tw2=60oCl=200W/m圆

6、筒壁的平均温度：t=(tw1+tw2)/2=(350+60)/2=205℃平均热导率：=0.045+0.000214t=0.045+0.000214×205=0.08887W/(mK)ltw1tw22001lnd22d1lnd22(tw1tw2)23.140.08887(35060)0.8097d1l2000.8097242.092（3分）d2d167.35mm（2分）d2d1e27．热电偶的热接点可以近似地看作球形，已知其直径d0.5mm、材料的密度8500kg/m3、比热容c400J/(kgK)。热电偶的初始温度为25C，突然将其放入120C的气流中，热电偶表面

7、与气流间的表面传热系数为90W/(m2K)，试求：（1）热电偶的时间常数；（2）热电偶的过余温度达到初始过余温度的1%时所需的时间。hR900.00050.0450.45。解:若Bi0.1成立，则必须一般热电偶接点由金属做成，其热导率很大，存在0.45。故可用集总参数法计算。85004d3cV4002时间常数：c312.6shA2904d2hA当eVcec0.01时，计算得到：0ln0.01cln0.0158.0shAVc8．将初始温度为80C、直径为20mm的紫铜棒突然横置于温度位20C、流速为12m/s的风道中冷却，5分钟后紫铜棒的表面温度降为34C。已