传热学第五版课后习题答案(共10页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上传热学习题_建工版V 2-9 某教室的墙壁是一层厚度为240mm的砖层和一层厚度为20mm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0.7W/(mK)，灰泥的0.58W/(mK)，硬泡沫塑料的0.06W/(mK)，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: (2) 又由题意得, (3) 墙壁内外表面温差不变，将(1)、(2)代入（3）, =0.09056m=90.56mm加贴硬泡沫塑料的厚度为90.56mm. 2-19 一外径为100mm，内径为85

2、mm的蒸汽管道，管材的导热系数为40W/(mK)，其内表面温度为180，若采用0.053W/(mK)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 W/m。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=85mm=0.085m, 管外径,d2=0.1m,管保温层外径 tw3=40时，保温层厚度最小，此时，解得，m所以保温材料的厚度为72mm.2-24. 一铝制等截面直肋，肋高为25mm，肋厚为3mm，铝材的导热系数为140W/(mK)，周围空气与肋表面的表面传热系数为h75。已知肋基温度为80和空气温度为30，假定肋端的散热可以忽略不计，试计

3、算肋片内的温度分布和每片肋片的散热量。解一 肋端的散热可以忽略不计，可用教材式（2-35）、（2-36）、(2-37)求解。(1) 肋片内的温度分布 温度分布为(1) 肋片的散热量从附录13得，th(ml)=th(0.4725)=0.44单位宽度的肋片散热量解二1、如果肋片上各点的温度与肋基的温度相同，理想的导热量 2、从教材图2-17上查肋片效率 3、每片肋片的散热量单位宽度上的肋片散热量为2-27 一肋片厚度为3mm，长度为16mm，是计算等截面直肋的效率。（1）铝材料肋片，其导热系数为140W/(mK),对流换热系数h=80W/(mK);（2）钢材料肋片，其导热系数为40W/(mK),

4、对流换热系数h=125W/(mK)。解：（1）铝材料肋片（2）钢材料肋片第五章5-13 由微分方程解求外掠平板，离前缘150mm处的流动边界层及热边界层度，已知边界平均温度为60，速度为u=0.9m/s。解：1、 以干空气为例平均温度为60，查附录2干空气的热物性参数=18.9710-6m2/s=1.89710-5m2/s, Pr=0.696离前缘150mm处Re数应该为Re小于临街Re,c(), 流动处在层流状态=5.0Rex1/-2 所以，热边界层厚度：2。以水为例平均温度为60，查附录3饱和水的热物性参数=4.7810-7m2/s Pr=2.99离前缘150mm处Re数应该为Re小于临街

5、Re,c(), 流动处在层流状态=5.0Rex1/-2所以，热边界层厚度：5-14 已知tf=40，tw=20，u=0.8m/s，板长450mm，求水掠过平板时沿程x=0.1、0.2、0.3、0.45m的局部表面传热系数，并绘制在以为纵坐标，为横坐标的图上。确定各点的平均表面传热系数。解：以边界层平均温度确定物性参数，查附表3水的物性为：，=0.80510-6m2/s，Pr=5.42在沿程0.45m处的Re数为该值小于临界Rec=5105, 可见流动还处于层流状态。那么从前沿到x坐标处的平均对流换热系数应为1） x=0.1m时局部换热系数2） x=0.2m时3） x=0.3m时4） x=0.4

6、5m时第六章6-17 黄铜管式冷凝器内径12.6mm，管内水流速1.8m/s，壁温维持80，冷却水进出口温度分别为28和34，管长l/d20，请用不同的关联式计算表面传热系数。解：常壁温边界条件，流体与壁面的平均温差为冷却水的平均温度为由附录3查物性，水在tf及tw下的物性参数为：tf=31时, f0.6207 W/(mK), f=7.90410-7m2/s,Prf=5.31, f=7.866810-4N s/m2tw=80时, w=3.55110-4N s/m2。所以水在管内的流动为紊流。用Dittus-Boelter公式，液体被加热 用Siede-Tate公式 6-21 管式实验台，管内径

7、0.016m，长为2.5m，为不锈钢管，通以直流电加热管内水流，电压为5V，电流为911.1A，进口水温为47，水流速0.5m/s，试求它的表面传热系数及换热温度差。（管子外绝热保温，可不考虑热损失）解：查附录3，进口处47水的密度为质量流量为不考虑热损失，电能全部转化为热能被水吸收水的随温度变化不大，近似取50时的值4.174kJ/kg.K计算常热流边界，水的平均温度查附录3饱和水物性表得：采用迪图斯-贝尔特公式壁面常热流时，管壁温度和水的温度都随管长发生变化，平均温差6-35 水横向掠过5排叉排管束，管束中最窄截面处流速u=4.87m/s， 平均温度tf=20.2，壁温tw=25.2， 管

8、间距， d = 19 mm, 求水的表面传热系数。解：由表6-3得知叉排5排时管排修正系数ez=0.92查附录3 得知，tf = 20.2时，水的物性参数如下：f 0.599W/(mK), f =1.00610-6m2/s, Prf =7.02, 而tw=25.2时, Prw=6.22。所以查表6-2（管束平均表面传热系数准则关联式）得：例6-6 空气横掠叉排管束，管外经d = 25mm, 管长l = 1.5m，每排有20根管子，共有5排，管间距为S1 =50mm、管排距为S2 = 37mm。已知管壁温度为tw=110，空气进口温度为，求空气与壁面间的对流换热系数。解：对流换热的结果是使空气得

9、到热量温度升高，对流换热系数一定时出口温度就被确定了。目前不知空气的出口温度，可以采用假设试算的方法。先假定出口温度为25，则流体的平均温度 查物性参数空气的最大体积流量为空气在最小流通截面积处达到最大速度表6-3 z = 5排时，修正系数 又表6-2对流换热系数这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到计算的出口温度与初步设定的值有差异。再设出口温度为，重复上叙计算过程。 查物性参数空气的最大体积流量为最大速度表6-2对流换热系数这样大的对流换热系数应该是空气出口温度达到这个值与假定值很接近，所以出口温度就是37.7C，对流换热系数为第七章7-3 水平冷凝器内，干饱和水蒸气绝对压强为 1.9

10、9105Pa，管外径16mm，长为2.5m，已知第一排每根管的换热量为3.05104J/s，试确定第一排管的凝结表面传热系数及管壁温度。解：干饱和蒸汽在水平管外凝结。每根管的凝结热流量（1）由课本附录查得，压强对应的饱和温度、潜热。计算壁温需要首先计算对流换热系数h。而h又与壁温有关。先设定壁温为，则凝液的平均温度为查水的物性参数， 管外层流凝结换热的换热系数代入式（1）与假定的壁温值很接近。所以壁温约为100，冷凝换热系数为。7-7 垂直列上有20排管的顺排冷凝器，水平放置，求管束的平均表面传热系数与第一排的表面传热系数之比。解：单排时N=20排时可见多排管子冷凝换热比单排的弱。因为第一排管子的凝液流到第二排、第二排的又流到第三排、以此类推，造成凝液厚度增加从而增大了导热热阻。第八章8-13 有一漫射表面温度T1500K，已知其光谱发射率随波长的变化如图所示，试计算表面的全波长总发射率和辐射力E。解：即： 8-14 已知某表面的光谱吸收比随波长的变化如图所示，该表面的投射光谱辐射能G随波长的变化如图所示，试计算该表面的吸收比a。解： 所以，该表面的吸收比为0.4625.专心-专注-专业