57 习题作业 第一章 绪论.pdf

第1页：第一章绪论导热

第一章绪论导热9、一砖墙的表面积为12m2时，厚为260mm,平均导热系数为1.5W/(m×K),设面向室内的表面温度为25℃，而外表面盘度为-5℃，试确定此砖墙向外界散失的热量。

解：中=入Atw1-tw2=1.5×12×30=2.077×103W。

80.2610、一炉子的炉墙厚13cm，总面积为20m2。

平均导热系数为1.04W/(m×K)，内外能量平衡分析1-4、对于附图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同?如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？

解：热面在下时可能引起夹层中流体的自然对流，应采用布置（a）。

1-5、一个内部发热的圆球悬挂于室内，对于附图所示的三种情况，试分析:(1)圆球表面热量散失的方式；

• （2）圆球表面与空气之间的热交换方式。

习题1-4附图习题1-5附图解：（1）通过对流换热及与周围其他物体间的辐射换热；

• （2）（a）自然对流，（b）自然对流+强制对流（c）强制对流。

1-8、热水瓶瓶胆剖面的示意图如附图所示。

瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了发射率很低(约0.05)的银。

试分析热水瓶具有保温作用的原因。

知果不小心破坏了瓶胆上抽气口处的密封性，这会影响保温效果吗?解：抽真空使对流与导热几乎都不会发生；

很低的发射率大大削弱了内外壁面间的辐射换热。

抽气口密封性破坏使气体进入夹层，保温性能下降。

习题1-8附图

第2页：壁温分别为520℃及50℃

壁温分别为520℃及50℃。

试计算通过炉墙的热损失。

如果所燃用的煤的发热值为2.09×104kJ/kg，问每天因热损失要用掉多少千克煤?解：中=入A�t=1.04×20(520-50)=75.2kW。

80.13（每天）耗煤275.2×103×24×36002.09×103×104G==3.11×10kg。

A�t3.14×0.014×0.08×49对流1-12、在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度tw=69℃，空气温度:tf=20℃，管子外径d=14mm，加热段长80mm,输入加热段的功率为8.5W。

如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数为多大?解：h=中=8.5=49.3W(m2×K)。

1-14、一长、宽各为10mm的等温集成电路芯片安装在一块底板上，温度为20℃的空气在风扇作用下冷却芯片。

芯片最高允许温度为85℃，芯片与冷却气流间的平均表面传热系数为175W/(m2×K)。

试确定在不考虑辐射时芯片的最大允许功率是多少?芯片顶面高出底板的高度为1mm。

解：中=hA�t=175×[0.01×0.01+4×0.01×0.001]×65=175(0.0001+0.00004)65=175×0.00014×65=1.59W。

辐射1-18、宇宙空间可近似地看成为0K的真空空间。

一航天器在太空中飞行，其外表面平均温度为250K，表面发射率为0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。

w解：q=的T4-0=0.7×5.67×10-8×2504=0.7×5.67×2.54=155W/m21-20、半径为0.5m的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。

航天器内电子元

第3页：件的散热量总共为

件的散热量总共为175W。

假设航大器没有从宇宙空间接受到任何辐射能。

试估算其外表面的平均温度。

24w解：175=4兀rcTw2-84=4×0.5×3.14×0.8×5.67×10T，175×108wT4=4×0.25×3.14×5.67×0.8w，T=187K。

热阻分析211-21、有一台气体冷却器，气侧表面传热系数h=95W/(m×K)，壁面厚8=2.5mm，22入=46.5W/(m×K)，水侧表面传热系数h=5800W/(m×K)。

设传热壁可以看作平壁，试计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。

你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一个环节着手？

解：()-521111=1053×10m×KW；

h95R==46.5-5282.5×10-3R2=入==5.376×10(m×K)W；

321h5800R=1==17.24×10-5(m2×K)W。

21105k==R1+R2+R31053+5.376+17.24=93W(m×K)。

R1是主要热阻，要强化这一传热过程首先应从强化气侧换热着手。

1-22、在上题中，如果气侧结了一层厚为2mm的灰，入=0.116W/(m×K)；

水侧结了一层厚为1mm的水垢,入=1.15W/(m×K).其他条件不变。

试问此时的总传热系数为多少?解：灰的热阻10(mK)W-32×10=1724-52×0.116hR=；

水垢的热阻10(mK)W-31×10=86.95-52×1.15sR=。

第4页：R=(1053+5.376+17.25+

R=(1053+5.376+17.25+86.95+1724)10-5=2886.6(m2×K)W，21105∴k==R2886.6=34.6W(m×K)。

传热过程及综合分析1-31、附图所示的空腔由两个平行黑体表面组成，空腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。

其余已知条件如图示。

表面2是厚8=0.1m的平板的一侧面，其另一侧表面3被高温流体加热，平板的导热系数入=17.5W/(m×K)。

试问在稳态工况下表面3的温度tw3为多少?()44w3w28w2w1解：T-T=入t-t，()440w2w3w2入17.5T-T5.67(44-34)0.1w18=127+=132.7oC。

t=t+解：0.7850101-32、一玻璃窗，尺寸为60cm×30cm,厚为4mm。

冬天夜间，室内及室外温度分别为20℃及-20℃。

内表面的自然对流传热表面传热系数为10W/(m2×K)，外表面强制对流换热表面传热系数为50W/ (m2×K)，玻璃的导热系数入=0.78W/(m×K)。

试确定通过玻璃的热损失。

中=At=0.6×0.3[20-(-20)]=57.5W×R4×10-3+1+1习题1-31附图

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