热动 传热学课后答案

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1、2-47核反应堆的辐射防护壁因受射线的照射而发热，这相当于防护壁内有的内热源，其中是X=0的表面上的发热率，a为已知常数。已知x=0处t=t1,x=处t=,试导出该防护壁中温度分布的表达式及最高温度的所在位置。导热系数为常数。解：由题意导热微分方程又x=0处t=t1,x=处t=积分并结合边界条件可得令可得：当时，t最大。2-52在外径为25mm的管壁上装有铝制的等厚度环肋，相邻肋片中心线之间的距离s=9.5mm,环肋高H=12.5mm,厚＝0.8mm。管壁温度℃，流体温度℃，管壁及肋片与流体之间的表面传热系数为110。试确定每米长肋片管（包括肋片及

2、基管部分）的散热量。解：查表得W/(m.K)从图查得，肋片两面散热量为：肋片的实际散热量为：两肋片间基管散热量：总散热量为2-76刚采摘下来的水果，由于其体内葡萄糖的分解而具有“呼吸”作用，结果会在其表面析出C,水蒸气，并在体内产生热量。设在通风的仓库中苹果以如附图所示的方式堆放，并有5℃的空气以0.6m/s的流速吹过。苹果每天的发热量为4000J/kg。苹果的密度，导热系数＝0.5；空气与苹果间的表面传热系数h=6。试计算稳态下苹果表面及中心的温度。每个苹果可按直径为80mm的圆球处理。12解：利用有内热源的一维球坐标方程：，，，边界条件为：。为

3、满足第一边界条件，必须为0。代入第二条件：，即：，由此得：，温度分布为：，由此得：当时，；当r=0时，。也可由稳态热平衡得出：，由此得：，，，。2-84一种利用对比法测定材料导热系数的装置示意图如附图所示。用导热系数已知的材料A及待测导热系数的材料B制成相同尺寸的两个长圆柱体，并垂直地安置于温度为的热源上。采用相同办法冷却两个柱体，并在离开热源相同的距离处测定两柱体的温度。已知＝200，=75℃，＝65℃，＝100℃，＝25℃。试确定之值。解：设圆棒可作为无限长情形处理，即：。则有：，12因而对两个棒有：，讨论：如果测得了A、B两棒不同x处具有相同

4、得温度，也可据。如上题设=0.15m，=0.075m具有相同得温度，在仍有：，。因为，故，亦即，其中均相同，故有：，即。3-25有一航天器，重返大气层试壳体表面温度为10000C，随即落入温度为50C的海洋中，设海水与壳体表面间的传热系数为，试问此航天器落入海洋后5min时表面温度是多少？壳体壁面中最高温度是多少？壳体厚，，，其内侧可认为是绝热的。解：由图3-6查得，由图3-7查得123-60、已知：一大型加热炉炉底厚50mm，初温为25，，，点火后，。按工艺要求炉内各表面均应加热到1500方可投入使用。求：从开始点火到满足这一条件所需的时间。解：

5、近似地认为炉底外表面是绝热的，则这是一厚为的无限大平板的非稳态导热问题。，由图3-7查得，。，由图3-6查得，即。5.7无答案5-12、已知：、100℃的空气以v=100m/s的速度流过一块平板，平板温度为30℃。求：离开平板前缘3cm及6cm处边界层上的法向速度、流动边界层及热边界层厚度、局部切应力和局部表面传热系数、平均阻力系数和平均表面传热系数。解：定性温度℃,，，。12（1）处，动量边界层厚度5-16、已知：将一块尺寸为的薄平板平行地置于由风洞造成的均匀气体流场中。在气流速度的情况下用测力仪测得，要使平板维持在气流中需对它施加0.075N的

6、力。此时气流温度℃，平板两平面的温度℃。气体压力为。求：试据比拟理论确定平板两个表面的对流换热量。解：，边界层中空气定性温度为70℃，物性：利用Chilton-Colburn比拟：。这说明Chilton-Colburn比拟对层流运动也是适用的，即适用于平均值也适用于局部值。6.10无答案6-20、已知：一螺旋管式换热器的管子内径为d=12mm，螺旋数为4，螺旋直径D=150mm。进口水温℃，管内平均流速u=0.6m/s，平均内壁温度为80℃。12求：冷却水出口水温。解：此题需假设进行计算。经过数次试凑后，设℃，则℃，物性值：，。每根管长：，采用式（

7、5-56）得：，,传热量:,热平衡热量:与相差小于1%，故℃即为所求之值。6-23、已知：如图，一电力变压器可视为直径为300m、高500mm的短柱体，在运行过程中它需散失热流量为1000W。为使其表面维持在47℃，再在其外壳上缠绕多圈内径为20mm的管子，管内通过甘油以吸收变压器的散热。要求外壳温度维持在47℃，甘油入口温度为24℃，螺旋管内的允许温升为6℃，并设变压器的散热均为甘油所吸收。27℃时甘油的物性参数如下：。47℃时甘油的。求：所需甘油流量、热管总长度以及缠绕在柱体上的螺旋管的相邻两层之间的距离s。解：假设：1、略去动能与位能的变化；

8、2、略去管壁阻力。由热平衡，取6℃温升，12找出质量流率：，所以流动为层流。设流动与换热处于层流发展段，因为，略去弯管作用