传热学习题_5版_作业

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1、传热学习题_建工5版绪论0-14一大平板，高3，宽2，厚0.2，导热系数为45,两侧表面温度分别为及，试求热流密度及热流量。解：根据付立叶定律热流密度为：负号表示传热方向与x轴的方向相反。通过整个导热面的热流量为：0-15空气在一根内经50毫米，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的对流换热系数，热流密度,是确定管壁温度及热流量。解：热流量根据牛顿冷却公式38管内壁温度为：第一章导热理论基础1-1按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软

2、泡沫塑料导热系数的数值。解：(1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下λ铜=398，λ碳钢＝36，λ铝＝237，λ黄铜＝109.所以,按导热系数大小排列为:λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢(2)隔热保温材料定义为：温度在350℃以下时，导热系数不超过0.12的材料。(3)由附录8得，当材料的平均温度为20℃时的导热系数:膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137tλ=0.0424+0.000137×20=0.04514;矿渣棉:λ=0.0674+0.000215tλ=0.0674+0.000215×20=0.0717;聚乙烯泡沫塑料在常温下（附录7）38。可见：金属是良好

3、的导热材料，而其它三种是好的保温材料。1-5厚度为0.1的无限大平壁，其材料的导热系数，在给定的直角坐标系中，分别画出如下两种情形下稳态导热时的温度分布，并分析x方向温度梯度的分量和热流密度数值的正或负。(1);(2);解：这是一维的、无内热源的、常物性的、稳态导热问题。平板内沿厚度方向温度分布呈线性。则温度梯度：（a）热流密度：（b）图2-5(1)所以：(1)时,1A）温度分布如图2-5(1)所示图2-5(2)1B）根据式（a），，为正，38温度梯度指向x正方向。1C）根据式（b），，为负即热量密度指向x的反方向。(2)时,图2-5(2)2A）温度分布如图2-5(2)所

4、示2B）根据式（a），，为负，温度梯度指向x轴的反方向。2C）根据式（b），，为正热量密度指向x的正方向。可见，热流密度的方向与温度梯度的方向总是相反。1-6一厚度为50的无限大平壁，其稳态温度分布为（ºC），式中,。若平板导热系数为45,试求：（1）平壁两侧表面处的热流密度；（2）平壁中是否有内热原？为什么？如果有内热源的话，它的强度应该是多大？方法一解：由题意知这是一个一维（）、稳态（）、常物性导热问题。导热微分方程式可简化为：38（a）因为，所以（b）（c）（1）根据式（b）和付立叶定律，无热流量（2）将二阶导数代入式（a）dx绝热放热该导热体里存在内热源，其强度为

5、。方法二解：因为，所以是一维稳态导热问题（c）根据付立叶定律（1），无热流量38（2）无限大平壁一维稳态导热，导热体仅在x=d处有热交换，由（1）的计算结果知导热体在单位时间内由导热获取的热量为(d)负值表示导热体通过边界散发热量。如果是稳态导热，必须有一个内热源来平衡这部分热量来保证导热体的温度不随时间变化即实现稳态导热。内热源强度:第二章稳态导热2-9某教室的墙壁是一层厚度为240的砖层和一层厚度为20的灰泥构成。现在拟安装空调设备，并在内表面加一层硬泡沫塑料，使导入室内的热量比原来减少80%。已知砖的导热系数λ＝0.7，灰泥的λ＝0.58，硬泡沫塑料的λ＝0.06，

6、试求加贴硬泡沫塑料层的厚度。解:未贴硬泡沫塑料时的热流密度:…………(1)加硬泡沫塑料后热流密度:38………(2)又由题意得,……(3)墙壁内外表面温差不变，将(1)、(2)代入（3）,加贴硬泡沫塑料的厚度为90.56.2-1738某热力管道采用两种不同材料的组合保温层,两层的厚度相等,第二层的算术平均直径两倍等于第一层的算术平均直径,而第二层材料的导热系数为第一层材料导热系数的一半.如果把两层材料相互调换,其它情况都不变,每米长热力管道的热损失改变了多少?增加还是减少?解:依题意知即：设第一层材料A的导热系数为，第二层材料的导热系数则：1）A内B外，外面的保温材料性能好

7、，每米长热力管道的热损失:2）B内A外，里面的保温材料性能好，每米长热力管道的热损失:3）显然两者的大小不同38即对于圆柱形管道来说，包同样厚度的保温层时，好的保温材料放在外面比放在里面的好。本题这样包，每米长热力管道的热损失将变为调换前的87.2%.2-19一外径为100，内径为85的蒸汽管道，管材的导热系数为λ＝40，其内表面温度为180℃，若采用λ＝0.053的保温材料进行保温，并要求保温层外表面温度不高于40℃，蒸汽管允许的热损失=52.3。问保温材料层厚度应为多少？解：根据给出的几何尺寸得到:管内径,管外径,,管保温