2022年《传热学》课后习题答案.docx

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1、名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载 第 1 章1-3 解：电热器的加热功率：PQcmt4. 181031031000106431519506. W1. 95kW6015 分钟可节约的能量：Qcmt4.181031031000106152715752400J7524.kJ1-33 解：A tf1tw236210 45 .7 W1110 2.1h 1h 26.0 0446045 . 52 Wm2.K,就假如取h 230W/10 A tf1tw2362111.021h 1h 260 . 04430即随室外风力减弱,散热量减小；

2、但因墙的热阻主要在绝热层上,室外风力变化对散热量的影响不大；第 2 章2-4 解：按热平稳关系有：1tf1tw2h 2 tw 2tf2,得：A0 .0794m ,mK 第 1 页,共 24 页 ABh 1AB1400B50B.9 5 5025 ,由此得：B0.0397m ,2500 1.0 06从附录 5 查得空气层的导热系数为空气0 .0244 W /2-9 解：由tm1tw 1tw202双层时：sA tw 1tw2.0 60 6.2020 41 . 95 W20 . 0060 . 0082玻璃空气.078.00244玻璃空气单层时：dA tw 1/tw20 . 60 . 62020 187

3、2 W玻璃玻璃0 . 006/0 . 78两种情形下的热缺失之比：d1872446.倍s41.95细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载题 2-15 解：这是一个通过双层圆筒壁的稳态导热问题；由附录4 可查得煤灰泡沫砖的最高答应温度为300；设矿渣棉与媒灰泡沫d 增大,从而缺失将减小；又砖交界面处的温度为tw,就有211 lln t 1t22llnd3（a）d21d 12d221 l t12tw22lt

4、wt2（ b）lnd dlnd31d2即:0 . 11400tw0 .12lntw50由此可解得：wt167.4 300ln65 2511065又由式（ a）可知,在其他条件均不变的情形下,增加煤灰泡沫砖的厚度2对将使由式（ b）左边可知tw 将会上升；2-17 解：此题为通过圆筒壁的传热问题lR tf1tf2R 对流221ilntf11tf21导热R 对流1di1dih 1A 1h 2A 21换热表面干净时：l21ln52100020015000104W/m142400 .8000521000. 049 . 942104612 .15. 9161041 . 254135104（2）外壁结烟灰

5、时：l.921ln52110002001000 .15000/m54 ln528000 .1424020 .0805404942104750 . 82110415 . 9161045855 .9 W589 . 463104（3）内壁结水垢时：l1ln40 362142ln1000200410015000/m5212140 8000. 0520. 036167 .6871049. 942101351017 . 6841049908 W4612 .2-18 解：（ 1）材料 A 紧贴壁面时,每米长管道的总热阻为R121Alnd221Blnd321. 06ln25021. 12ln4003.053

6、mK/W（2）材料d1d201000250B 紧贴壁面时,每米长管道的总热阻为细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -R 221Blnd221Alnd32112优秀学习资料欢迎下载4002.462mK/W因内、外表面温差不ln2502106lnd1d20 .1000 .250变,故散热缺失与热阻成反比：2R 13.0531 .24倍1R 22.462即：材料 A 导热系数较小 紧贴壁面时,散热缺失较小

7、；对于平壁,这种影响不存在；2-22 解：由于储液容器实行了良好的保温措施,保温层的热阻是整个散热过程的主要热阻,故临时可忽视两侧的对流热阻,按通过球壁的导热过程估算其散热量：4 t0ti41 . 810425195 6. 0 . 46 W0 .199kg/d 第 3 页,共 24 页 1111rir 0.0 150 . 186kg/s液氮每天的蒸发量：mr0. 45932. 3010199.6102-36 解：qt,0 1b t180b 1/K将上面两式应用于x0.0 01 m之间,有100001b10026010060,即104000 .01将上面两式应用于x0.0 02 m之间,有 17

8、0b100001b10024010040,即206000 .020. 00909由上述两式联立,可解得：00 .9166 W/mK,b细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载2-63 解LSt2lt21 5.8025 672 .8 W/m 第 4 页,共 24 页 Lln 1 . 08ln 1 . 08.1 0d0 5.细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -

9、 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载第 3 章细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -细心整理归纳 精选学习资料 优秀学习资料欢迎下载 第 6 页,共 24 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - -

10、- - - - - - - - - - - - -细心整理归纳 精选学习资料 优秀学习资料欢迎下载 第 7 页,共 24 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载3-33由附录 5 得ac1093.43105m2/s.43 . 4310526002 .06 第 8 页,共 24 页 8440377am801000 .25,Fo又由已知条件可得：020100R20 .2 1由附录 16 图 1 查得Bi.04,所以hRBi1090

11、436 W/mK0 .1细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -细心整理归纳 精选学习资料 优秀学习资料欢迎下载 第 9 页,共 24 页 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -细心整理归纳 精选学习资料 优秀学习资料欢迎下载 第 10 页,共 24 页 - - - - - - - -

12、 - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载220 . 05 m3-60.解: 炉底为耐火材料, 故可近似地认为炉底外表面是绝热的, 故可看成是厚的无限大平板两侧对称受热的非稳态导热问题. 1h404.0520.,由图 3-8 查得：w0. 80Bi0m即：w150016000 .80,tm1600100/0. 801475mtm1600m147516000 .0794；由图 3-7 查得：Fo6 . 100251600即：Fo26 .100 .05263050s0.

13、847ha510第 6 章6-7 1 de4 ab22ab;Dd;nd22abab2de2abab a2b ;ab244Dd23 dedD4de44D24nd2D2DndDnd6-14 1 换热类型 ：管内强迫对流换热2 定性温度 ：流体平均温度 tf =115+65/2=90 物性参数 空气 : 细心整理归纳 精选学习资料 0.0313W/mK,0.972kg/m3,11 .0045kg./m3 第 11 页,共 24 页 cp1.009kJ/kgK,21. 5106kg/ms ,Pr069022.10106m2/s1. 00450.02245 .012m/s特点长度 ：管子内径d0 . 0

14、76 m3 特点流速 : um1VAd2/40. 9720.0762/ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -流态 : Reud5.012优秀学习资料欢迎下载0. 07617236104湍流22.11064 各种修正系数 :直管,tCr=1 ；f=180-90=90 50,应进行温差修正；温差twt管长未知,故 先假定 C1=1 5 选用公式 : 气体被加热 Nu0 . 023 Re8.0Pr04.Tf0.52K65 1 .115kWT w6 Nu 数

15、与表面传热系数h: 9005.43 . 48 W/mNu.00230 172368.00 . 694.273273180hNud43. 480.031317. 91 W/m2 K1150. 0767 由热平稳关系求管长L ：.00220991.009mcptftf1V1cp tftf热平稳关系：所以：mcptftffhA twtfdLhtwtf2 . 897mLhd twt17 . 91111590 0. 076 180（8）验算管长L2. 89738.1260（不满意假定） ,故应进行入口效应修正d0. 0769 假定 L 重新运算假定 L=2.80m, c l1d/L07.1 .080 ;

16、 h1.08h,Lhdtwtf1L2.682m与假定值不符.08再假定 L=2.67m, c l1d/L0. 71. 083；h 1. 083 hLhdtwtfL2.675m, 与假定值基本相符, 1.083故： L=2.67m ；h 1. 083h1 .08317 .9119. 40 W/m2K6-16 1 换热类型 ：管槽内 环形空间 强迫对流换热细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 12 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习

17、资料 欢迎下载2 定性温度 ：流体平均温度 tf =30+50/2=40 物性参数 水：0.635W/mK,992.2kg/m3,cp4.174kJ/kgK,0. 55m/sPr4.31 ,50.659 6 kg106m2/s,653.3106kg/msw282.10/ms.0060 . 040 . 02 m特点长度：当量直径deDd3 特点流速 ：um4md29922.40 .857AD20.0620.042流态 ：Reude0 . 550.0216692104湍流0.6591064 各种修正系数 ：管长未知,故先取 C 1=1；直管, Cr=1 温差 t t w t f =100-40=6

18、0 30,故应进行温差修正0 . 8 .0 4 f .0 115 选用公式： 液体被加热 Nu 0 . 023 Re Pr w6 Nu 数与表面传热系数h 运算 : 0. 11108 . 044. WNu.0023.0 16692804 . 31.4653 . 3282 . 5hNud108.040. 6353430.27 W/m2K0 .027 由热平稳关系求管长l ：3071542mcptftf0 .857417450热平稳关系 : 所以：lmcptftfhAtwtfdlhtwtf30 2 . 766 mmcptftf.0 8574 . 1743 10 50dh twtt.0 043430

19、 . 27 10040 （8）验算管长l2.7661382.60（满意假定）,所以所求管长即为l.2766 mde0 .029 管子出口局部热流密度q h twtf3430 .27 10050 171513 . 5 W/2 m171 .5 kW/2 m 第 13 页,共 24 页 6-16 另解 : 1 3 同前 , 另有Prw1 .75细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料欢迎下载f4 选用 Gnielinsk

20、i 公式 : Nu1f/8 Re/1000Pr1 1d2/3tc12 .7f8Pr2/3l5 Nu 数与表面传热系数h 运算 : f1.82lgRe1.6421.82lg166921.6420.0274tcPr0. 014.31.0011 .009Pr w1. 75设l.2 75 m,就1de l2/310 . 022/31 . 0382 . 75Nu0.0274/8.166921000/34.311.0381.009109.03112.700274/84 .3121 hNud109.030.6353461.70 W/m2K0 .026 由热平稳关系求管长L ：mcptftf0 .857417

21、45030715424. W热平稳关系：mcp tftfhAtwtfdlhtwt所以：ldhtwtt0 .0471542.4 100402. 74m3461.70（7）验算管长将管长的运算值 2.74m与假定值 2.75m 比较,两者基本相同,即满意假定；所以所求管长即为 L 2 . 75 m8 管子出口局部热流密度q h twtf3461 .70 10050 173085 W/m2173 1. kW/m26-20 解： 1 换热类型 ：管内 螺旋管 强迫对流换热2 定性温度 ：流体平均温度tf.；假设 tf”=60,就 tf =20+60/2=40 物性参数 水: 0. 635 W/mK,9

22、92.2 kg/m3,cp4. 174kJ/kgK,Pr4. 31 ,0 .659106m2/s ,6653. 3106kg/ms w355. 1106kg/ms 特点长度 ：管子内径d=0.012m 104湍流3 特点流速 ：u0 . 6 m/s流态 ：Reud06.0.01210925.0 .6591064 各种修正系数 ：细心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 14 页,共 24 页 - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载管长 L=

23、4 D=1.885m , L/d=1.885/0.012=15760 ,故 C1=1 螺旋管,Cr=1+10.3d/R 3=1+10.30.012/0.075 3=1.0422；温差 t t w t f =80-40=40 30,应进行温差修正；0 8. .0 4 f 0 . 115 选用公式： 液体被加热 Nu .0 023 Re Pr c rw6 Nu 数与表面传热系数h 运算：04 . 314.653 3.0 1121 . 042278 .23 W/2 mKNu.002310925 6.08355 1.hNud78. 230. 6354139. 67 W/mK0. 0127 对流换热量：

24、hAthdL twtf4139 . 670 . 012.1 885 8040 11767 W11 . 767 kW8 检验出口温度 ：由热平稳关系 : 0 .mcptftf11.d2ucptftf0. 0122992.206.4 .174tf204 7674281 tf20kWft61.87 , 该值与假定值有肯定差别,故重新运算；经多次试算后可得: ft636-26 1 换热类型 ： 外掠平板强迫对流换热2 定性温度 ：平均膜温 tm =20+150/2=85 物性参数 空气 : 细心整理归纳 精选学习资料 0. 0309W/mK,Pr0 .691 ,216.106m2/s140. 63 第

25、 15 页,共 24 页 特点长度：散热片长度L=0. 12m 3 特点流速 ：uu 1u2301000210. 33m/s3600流态 ：ReuL10.330.1257388.9104层流21.610634 选用公式： 外掠平板强迫对流层流 Nu0. 6641 Re/2Pr1/30 . 664573881 . 9/2.01 6915 表面传热系数h： - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -hNud140. 630优秀学习资料欢迎下载.030936.2

26、1 W/m2 K0. 126 肋片的散热量：hAt2hbLtwt236.210.020 .12 1502022.6 W6-34 1 换热类型 ： 外掠单管强迫对流换热2 定性温度 ：平均膜温 tm =31+15/2=23 物性参数 空气 : 0. 0261 W/mK,Pr0.702 ,15. 34106m2/s特点长度：外径d=0. 35m 3 特点流速 ：平均速度u41842. 844. 649m/s2 .53600流态 ：Reud.46490. 35106072410415. 34106262 . 764 选用公式：按表外掠平板强迫对流层流 Nu.00 . 0266 R8051 Pr/3.

27、0 02660 106072. 80510 . 702/35 表面传热系数h：hNud262.760 .026119. 59 W/m2K0. 356 单位时间散热量：hAthdLtwt19. 590. 351 .753115 603.13 W（7）2 个半小时内共散热：Q603. 1325.36005.428106J5428kJ6-38 1 换热类型 ：外掠管束 叉排 强迫对流换热 2 定性温度 ：流体平均温度 t f =133物性参数 空气 ：细心整理归纳 精选学习资料 0 .03438 W/mK,Pr0. 6847,.5 ,26. 98106m2/s,Pr W0 .6818 第 16 页,

28、共 24 页 特点长度 ：管子外径d=0. 04m 68895即 103Re2105,3 特点流速 ：umax6 m/s流态 ：Reumaxd60. 0426.9810又有s 1s 21 . 62 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -优秀学习资料 欢迎下载4 选用公式：依据 Re 与s 1/ s 2的值及管排数n=10,由表 6-8、9 查得：.83Nuf0 .35s 10.2Ref.06Prf.036Prf0. 25ns 2Pr w0.3516.02.88955.060. 68470. 360.68470.250 .977760.68185 表面传热系数h：hNud76.83.00343866.04 W/m2 K0. 046-48：换热类型 ：竖平板及水平板的大空间自然对流换热定性温度