传热学-稳态导热例题.ppt

《传热学-稳态导热例题.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传热学-稳态导热例题.ppt（27页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、传热学传热学 稳态导热【计计算算题题】考考察察冰冰箱箱壁壁，其其为为多多层层结结构构，是是在在厚厚度度均均为为1mm的的两两块块金金属属板板（导导热热系系数数为为15.1W/(m)）之之间间夹夹一一玻玻璃璃纤纤维维保保温温板板（导导热热系系数数为为0.035W/(m)）构构成成。冰冰箱箱内内、外外表表面面的的对对流流换换热热系系数数分分别别为为4W/(m2)和和9W/(m2)。冰冰箱箱内内温温度度为为3，厨厨房房温温度度为为25。当当冰冰箱箱壁壁的的外外表表面面温温度度低低于于20将将发发生生水水珠珠凝凝结结现现象象。为为了了避避免免冰冰箱箱外外表表面面发发生生凝凝结结，试试确确定定玻玻璃璃纤

2、纤维维保保温温板板的的最最小小厚度。厚度。【解解】发生凝结时的热流密度：发生凝结时的热流密度：根据多层平壁热阻串联得：根据多层平壁热阻串联得：解保温层最小厚度：解保温层最小厚度：【计计算算题题】一一双双层层玻玻璃璃窗窗，宽宽1.1m，高高1.2m，厚厚3mm，导导热热系系数数为为1.05W/(mK)，中中间间空空气气层层厚厚5mm,设设空空气气隙隙仅仅起起导导热热作作用用,导导热热系系数数为为0.026W/(mK)。室室内内空空气气温温度度为为25。表表面面传传热热系系数数为为20W/(m2K),室室外外空空气气温温度度为为-10,表表面面传传热热系系数数为为15W/(m2K)。试试计计算算通

3、通过过双双层层玻玻璃璃窗窗的的散散热热量量,并并与与单单层层玻玻璃璃窗窗相相比比较较。假假定定在在两两种种情情况况下下室室内内、外外空空气气温温度度及及表表面面传传热热系系数数相同。相同。【解解】双层玻璃双层玻璃单层玻璃单层玻璃结果表明：双层玻璃中空气层的存在会使得传热效果明结果表明：双层玻璃中空气层的存在会使得传热效果明显削弱。显削弱。【计算题计算题】一半径为一半径为R的球体，具有均匀的内热源的球体，具有均匀的内热源，导热系数为导热系数为，外表面维持恒定温度，外表面维持恒定温度ts，试确定球体中的，试确定球体中的温度场和最高温度。温度场和最高温度。【解解】控制方程：控制方程：边界条件：边界条

4、件：积分一次：积分一次：再次积分：再次积分：温度分布函数：温度分布函数：最高温度为球心：最高温度为球心：【计计算算题题】图图给给出出了了核核反反应应堆堆中中燃燃料料元元件件散散热热的的一一个个放放大大简简化化模模型型，该该模模型型是是一一个个三三层层平平板板组组成成的的大大平平壁壁，中中间间为为 1=14mm的的燃燃料料层层，两两侧侧均均为为 2=6mm的的铝铝板板，层层间间接接触触良良好好。燃燃料料层层有有=1.5*107W/m3的的内内热热源源,1=35W/(mK)；铝铝板板中中无无内内热热源源，2=100W/(mK)，其其表表面面受受到到温温度度为为tf=150的的高高压压水冷却，表面传

5、热系数水冷却，表面传热系数h=3500W/(m2K)。不计接触热阻，试求：。不计接触热阻，试求：（1）确确定定稳稳态态工工况况下下燃燃料料层层的的最高温度；最高温度；（2）确定稳态工况下燃料层与）确定稳态工况下燃料层与铝板的截面温度；铝板的截面温度；（3）定性画出简化模型中的温）定性画出简化模型中的温度分布。度分布。【解解】考虑到物体问题的对称性，取右一半进行分析铝板中考虑到物体问题的对称性，取右一半进行分析铝板中的热流密度：的热流密度：铝板外侧壁温：铝板外侧壁温：铝板与燃料层接触面壁温：铝板与燃料层接触面壁温：燃料层控制方程：燃料层控制方程：料层边界条件：料层边界条件：燃料层温度分布：燃料层

6、温度分布：燃料层最高温度：燃料层最高温度：【计算题计算题】一长为一长为L的长圆柱内热源为的长圆柱内热源为，常物性，导，常物性，导热系数为热系数为，左端面和侧面都绝热，右端与流体接触，温，左端面和侧面都绝热，右端与流体接触，温度为度为tf，表面传热系数为，表面传热系数为h，求，求写出微分方程和边界条件写出微分方程和边界条件温度分布温度分布最大温度最大温度tmax【解解】控制方程控制方程:边界条件边界条件:第一次积分第一次积分:第二次积分第二次积分:温度分布温度分布:当当x=0时，取得最大温度时，取得最大温度:专题二 稳态热传导【名校真题解析名校真题解析】25（北京科技大学（北京科技大学2011）

7、【计算题计算题】考察一功率为考察一功率为800W的家用电熨斗的家用电熨斗底板的导热问题，如图所示。底板厚底板的导热问题，如图所示。底板厚L=0.6cm,面面积为积为A=160cm2，热导率（或称导热系数），热导率（或称导热系数）=20W/（m）。底板内表面由电阻恒热流加热，外）。底板内表面由电阻恒热流加热，外包有绝热层。已知达到稳态时，底板外表面温度为包有绝热层。已知达到稳态时，底板外表面温度为85。试：。试：(1)建立电熨斗底板一维稳态导热的微分方程和边界建立电熨斗底板一维稳态导热的微分方程和边界条件；条件；(2)求解底板内的温度分布；求解底板内的温度分布；(3)确定底板的内表面温度。确定底

8、板的内表面温度。专题二 稳态热传导【解解】控制方程控制方程边界条件边界条件方程通解方程通解由左边条得由左边条得由右边条得由右边条得温度分布温度分布X=0时时专题二 稳态热传导【名校真题解析名校真题解析】26（东南大学（东南大学2008）【计算题计算题】一无限大平板，内热源为一无限大平板，内热源为，左侧绝热，右侧壁温等于左侧绝热，右侧壁温等于TW，试写出以，试写出以x表示的温度分布表示的温度分布表达式，并求最高温度。表达式，并求最高温度。【解解】控制方程控制方程:边界条件边界条件:方程求解：方程求解：专题二 稳态热传导由左边条得由左边条得由右边条得由右边条得方程通解方程通解X=0时有最大值时有最

9、大值专题二 稳态热传导【名校真题解析名校真题解析】27(东南大学东南大学2007)【计算题计算题】一平壁，厚一平壁，厚400mm，一侧温度为，一侧温度为40，另，另一侧一侧80，中间温度，中间温度60，截面积，截面积1m2，传热量，传热量1kw。问：问：(1).按按=a+bt,列出其导热系数线性方程。列出其导热系数线性方程。(2).画出沿壁厚温度变化图。画出沿壁厚温度变化图。【解解】专题二 稳态热传导X=0.2时，时，t=60X=0.4时，时，t=80解得：解得：b=0，a=10t2t00 xt专题二 稳态热传导【名校真题解析名校真题解析】28(南京理工大学南京理工大学2010)【计计算算题题

10、】如如图图所所示示，内内外外管管之之间间置置有有电电加加热热器器，电电加加热热器器的的厚厚度度忽忽略略不不计计，内内外外管管分分别别与与内内外外部部的的流流体体进进行行换换热热，内内外外流流体体的的温温度度为为ti=50，to=250，内内 外外 部部 的的 对对 流流 换换 热热 系系 数数 分分 别别 为为hi=150W/(m2K)，ho=50W/(m2K)，画画出出这这一一热热量量传传递递过过程程的的热热阻阻分分析析图图，并并计计算算电电加加热热器器维维持持在在th=300，电电加加热热器器在在单单位位管管长长上上的的加加热热量量。r1=150mm，r2=170mm，r3=190mm，内

11、内外外管管的的导导热系数分别为：热系数分别为：i i=150W/(mK)，o o=50W/(mK)专题二 稳态热传导【解解】专题二 稳态热传导【名校真题解析名校真题解析】29（北京科技大学（北京科技大学2012）【计计算算题题】考考察察一一管管长长6m,内内、外外径径分分别别为为7.4cm、8.0cm，导导热热系系数数为为14W/(m)的的压压缩缩空空气气管管道道。管管的的外外表表面面由由总总功功率率为为300W的的电电阻阻带带均均匀匀加加热热，外外包包绝绝热热层层，通通过过绝绝热热层层的的散散热热损损失失为为15。管管内内空空气气的的平平均均温温度度为为10，管道内表面的对流换热系数为管道内表面的对流换热系数为30W/(m2)。试：。试：(1)建立管道一维稳态导热的微分方程和边界条件；建立管道一维稳态导热的微分方程和边界条件；(2)求解管道内的温度分布；求解管道内的温度分布；(3)确定管道的内、外表面温度。确定管道的内、外表面温度。专题二 稳态热传导【解解】控制方程：控制方程：边界条件：边界条件：外径外径r2处热流：处热流：专题二 稳态热传导积分一次：积分一次：积分两次得通解：积分两次得通解：利用两个边界条件：利用两个边界条件：专题二 稳态热传导温度场分布：温度场分布：r=rr=r2 2 处有最高温度：处有最高温度：谢谢谢谢大家大家