工程傳熱學(xué)課后答案

1、1華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineering工程傳熱學(xué)作業(yè) 工程傳熱學(xué)作業(yè) 工程傳熱學(xué)作業(yè) 工程傳熱學(xué)作業(yè)2009/9/15 1華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱

2、科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineering第一章 第一章 第一章 第一章1-3 一大平板，高 一大平板，高2.5 m，寬 ，寬2 m，厚 ，厚 0.03m， 導(dǎo)熱系數(shù)為， 導(dǎo)熱系數(shù)為45 W/(m?K)，兩側(cè)表面溫度分別

3、 為，兩側(cè)表面溫度分別 為t1 = 100 ℃， ℃， t2 = 80 ℃，試求該板的熱阻、 ℃，試求該板的熱阻、熱流量 熱流量 熱流密度 熱流密度2009/9/15 2熱流量 熱流量、熱流密度 熱流密度。解：。解： W K A R / 10 3 . 1 45 2 5 . 203 . 0 4 ? ? ? ? ? ? ? ??KW t A 150 03 . 080 100 2 5 . 2 45 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?2

4、 3 / 30 2 5 . 210 150 m KW A q ? ?? ? ? ?華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineering1-6 一單層玻璃窗，高 一單層玻璃窗，高1.2m

5、，寬 ，寬1.5 m，玻璃 厚，玻璃 厚0.3 mm，玻璃導(dǎo)熱系數(shù)為 ，玻璃導(dǎo)熱系數(shù)為? = 1.05 W/(m?K)， 室內(nèi)外的空氣溫度分別為， 室內(nèi)外的空氣溫度分別為20 ℃和 ℃和5 ℃，室內(nèi) 外空氣與玻璃窗之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯?數(shù)分℃，室內(nèi) 外空氣與玻璃窗之間對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯?數(shù)分別為h1 = 5.5 W/(m2?K) 和h2 = 20 2009/9/15 3別 1 ( ) 2W/(m2?K)，試求玻璃窗的散熱損失及玻璃

6、的 導(dǎo)熱熱阻、兩側(cè)的對(duì)流換熱熱阻。解：，試求玻璃窗的散熱損失及玻璃的 導(dǎo)熱熱阻、兩側(cè)的對(duì)流換熱熱阻。解： 22 12 1 / 632015 . 0003 . 05 . 515 201 1 m Wh ht t q f f ?? ?? ?? ?? ???華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of

7、Thermal Science & Engineering Science & EngineeringW q A Q 5 . 113 ? ? ?W K A R / 10 3 . 3 5 . 0 5 . 1 2 . 1003 . 0 3 ? ? ? ? ? ? ? ??W K Ah / 101 . 0 5 . 5 5 . 1 2 . 11 11 ? ? ? ?2009/9/15 4W K Ah / 10 8 . 27 20

8、 5 . 1 2 . 11 1 32? ? ? ? ? ?華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineering1-9 對(duì)于附圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、 熱表面間熱量交換的方式有何

9、不同？如果要 通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng) 采用哪一種布置？對(duì)于附圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、 熱表面間熱量交換的方式有何不同？如果要 通過實(shí)驗(yàn)來測(cè)定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng) 采用哪一種布置？解2009/9/15 5解：華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal

10、Science & Engineering Science & Engineering1-16 附圖所示的空腔由兩個(gè)平行黑體表面組 成，孔腔內(nèi)抽成真空，且空腔的厚度遠(yuǎn)小于 其高度與寬度。其余已知條件如圖。表面附圖所示的空腔由兩個(gè)平行黑體表面組 成，孔腔內(nèi)抽成真空，且空腔的厚度遠(yuǎn)小于 其高度與寬度。其余已知條件如圖。表面2是 厚是 厚δ=0.1 m的平板的一側(cè)面，其另一側(cè)表面 的平板的一側(cè)面，其另一側(cè)表面3被高溫 被高溫流

11、體加熱 體加熱，平板的平均導(dǎo)熱系數(shù) 的平均導(dǎo)熱系數(shù)λ = 2009/9/15 6流 ， 板17.5 W/(m?K)，試問在穩(wěn)態(tài)工況下表面 ，試問在穩(wěn)態(tài)工況下表面3的tw3溫度為多少？解：若處于穩(wěn)定工況，則溫度為多少？解：若處于穩(wěn)定工況，則) ( ) ( 3 2 4 2 4 1 w w w w t t A t t A ? ? ? ? ? ?? ? ?3華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程

12、實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineering解：按熱平衡關(guān)系，有： 解：按熱平衡關(guān)系，有：h1 tf1h2 tf2twδA δB) ( 1 2 2 1 f wBBAAw f t t hht t ? ? ? ??????) 25 50 ( 5 9 50 400 ?2

13、009/9/15 13) 25 50 ( 5 . 906 . 0 1 . 02501 ? ?? ? B B ? ?由此， 由此， δB=0.0396m； δA=2δB=0.0792 m華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering

14、 Science & Engineering2-13一直徑為 一直徑為30mm、壁溫為 、壁溫為100℃的管子向溫 度為℃的管子向溫 度為20℃的環(huán)境散熱，熱損失率為 ℃的環(huán)境散熱，熱損失率為100W/m。 為把熱損失減小到。 為把熱損失減小到50W/m，有兩種材料可以同 時(shí)被利用。材料，有兩種材料可以同 時(shí)被利用。材料A的導(dǎo)熱系數(shù)為 的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5 w/m?K，可 利用度為，可 利用度為3.14×10-3m3/m

15、；材料 ；材料B的導(dǎo)熱系數(shù)為 的導(dǎo)熱系數(shù)為2009/9/15 140.1 w/m?K，可利用度為 ，可利用度為4.0×10-3m3/m。試分 析如何敷設(shè)這兩種材料才能達(dá)到上要求。假設(shè) 敷設(shè)這兩種材料后，外表面與環(huán)境間的表面?zhèn)?熱系數(shù)與原來一樣。解：對(duì)表面的換熱系數(shù)。試分 析如何敷設(shè)這兩種材料才能達(dá)到上要求。假設(shè) 敷設(shè)這兩種材料后，外表面與環(huán)境間的表面?zhèn)?熱系數(shù)與原來一樣。解：對(duì)表面的換熱系數(shù)h應(yīng)滿足下列熱平衡式： 應(yīng)滿足下列熱

16、平衡式：華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineering由此得 由此得h=13.27 w/m2?K100 03 . 0 14 . 3 ) 20 100 ( ? ? ? ? h) (

17、 42 21 i i d d V ? ? ?? 每米長(zhǎng)管道上絕熱層每層的體積為當(dāng)每米長(zhǎng)管道上絕熱層每層的體積為當(dāng)B在內(nèi)， 在內(nèi)，A在外時(shí)， 在外時(shí)，B與A材料的外徑為 材料的外徑為d2、2009/9/15 150774 . 0 03 . 0 785 . 0 10 4 785 . 02 3 2 1 2 ? ? ? ? ? ? ? d V d1 . 0 0774 . 0 785 . 0 10 14 . 3 785 . 02 3 2 2 3

18、? ? ? ? ? ? ? d V d此時(shí)每米長(zhǎng)度上的散熱量為： 此時(shí)每米長(zhǎng)度上的散熱量為：2d3可分別由上式得出。 可分別由上式得出。華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineeri

19、ng當(dāng)A在內(nèi)， 在內(nèi)，B在外時(shí)， 在外時(shí)，A與B材料的外徑為 材料的外徑為d2、d3可分別由上式得出。 可分別由上式得出。7 . 431 . 0 14 . 3 27 . 1315 . 0 28 . 6) 4 . 77 100 ln(1 . 0 28 . 6) 30 4 . 77 ln(20 100 ?? ? ? ? ? ?? ? lQ07 . 0 03 . 0 785 . 0 10 14 . 3 785 . 02 3 2 1 2 ? ?

20、 ? ? ? ? ? d V d2009/9/15 161 . 0 07 . 0 785 . 0 10 4 785 . 02 3 2 2 3 ? ? ? ? ? ? ? d V d此時(shí)每米長(zhǎng)度上的散熱量為： 此時(shí)每米長(zhǎng)度上的散熱量為：m W lQ / 2 . 741 . 0 14 . 3 27 . 1311 . 0 28 . 6) 70 100 ln(5 . 0 28 . 6) 30 70 ln(20 100 ?? ? ? ? ? ??

21、 ?絕熱性能好的材料 絕熱性能好的材料B在內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)要求。 在內(nèi)才能實(shí)現(xiàn)要求。華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Thermal of Thermal Science & Engineering Science & Engineering2-17 180A的電流通過直徑為 的電流通過直徑為3

22、mm的不銹鋼導(dǎo) 線的不銹鋼導(dǎo) 線[λ=19W/（m·℃） ℃）]。導(dǎo)線浸在溫度為 。導(dǎo)線浸在溫度為100℃ 的液體中，放熱系數(shù)為℃ 的液體中，放熱系數(shù)為3000W/（m2·℃），導(dǎo) 線的電阻率為℃），導(dǎo) 線的電阻率為70μ?·cm，長(zhǎng)度為 ，長(zhǎng)度為1m，試求導(dǎo) 線的表面溫度及中心溫度？，試求導(dǎo) 線的表面溫度及中心溫度？2009/9/15 17解： 解：? ? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ??2272

23、10 908 . 9 ) 0015 . 0 (1 10 7) (? ??AL Rt t dL h R I w故熱平衡為 故熱平衡為) 100 )( 10 3 ( 3000 10 908 . 9 ) 180 ( 3 2 2 ? ? ? ? ? ? ? ? ? w t ?華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室 華中科技大學(xué)熱科學(xué)與工程實(shí)驗(yàn)室HUST Lab HUST Lab of Th