传热学习题答案.doc

第一章　导热理论基础 1. 按20℃ 答：铜铝黄铜碳钢； 隔热保温材料导热系数最大值为0.12W/（m••K） 膨胀珍珠岩散料：25℃　　60-300Kg/m3 　0.021-0.062 W/（m•• 矿渣棉：　　　　30℃　　207 Kg/m3　　　　　　0.058 W/（m•• 软泡沫塑料：　　30℃　　41-162 Kg/m3　　　0.043-0.056 W/（m•• 2. 推导导热微分方程式的已知前提条件是什么？ 答：导热物体为各向同性材料。 3．(1) , q=-2×105(w/m2). (2) , q=2×105(w/m2). 4. (1) w/m2 (2) w/m3 5. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导圆柱坐标系的导热微分方程式。 答： 6. 已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导球坐标系的导热微分方程式。 答： 7. 一半径为Ｒ的实心球，初始温度均匀并等于t0，突然将其放入一温度恒定并等于tf的液体槽内冷却。已知球的热物性参数是λ、ρ和c，球壁表面的表面传热系数为h，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。 答： 8. 从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热将热量散发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为ε，导热系数为λ，棒的长度为l，横截面面积为f，截面周长为Ｕ，棒根部温度为Ｔ0。外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。 答： x=0 , t+273=T0 第二章 稳态导热 1. 为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线而是一条折线？ 答：因为不同材料的平壁导热系数不同。 2. 导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都给定第二类边界条件，问能否惟一地确定平壁中的温度分布？为什么？ 答：不能。因为在导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热中为常数，q为定值，由求解得常数c无法确定，所以不能惟一地确定平壁中的温度分布。 3. 导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，试问（1）若平壁两侧给定第一类边界条件tw1和tw2，为什么这一导热过程的温度分布与平壁的材料无关？为什么？（2）相同的平壁厚度，不同的平壁材料，仍给定第一类边界条件，热流密度是否相同。 答：（1）因为在该导热过程中 （2）不相同。因为，为定值，而λ不同，则q随之而变。 4. 如果圆筒壁外表面温度较内表面温度高，这时壁内温度分布曲线的情形如何？ 答：圆筒壁内的温度分布曲线为 5. 参看图2-19，已知球壁导热系数λ为常数，内外表面分别保持tw1和tw2，度推导空心球壁导热量计算公式和球壁的导热热阻。 答：球体的 　　　　　　　当r=r1时，t=tw1 当r=r2时，t=tw2 对上式进行求解得　　 所以球体的温度分布为 球体的导热量计算公式为Q=Aq=4 r2q,且 空心球壁的导热量为，导热热阻为 6. 同上题，若已知边界条件改为第三类边界条件，即已知tf1,h1和tf2,h2试推导通过空心球壁传热量的计算公式和球壁的传热热阻。 答： 传热热阻为 7．答：通过砖墙总散热：=672（W） 8．答：内表面温度tw1=1.5 9．答：加贴泡沫层厚度=0.091(m)=91(mm) 10. 答：保温层厚度（m）=147(mm) 11. 答：红砖层厚度应改为500（mm） 12. 答：该双层玻璃窗的热损失41.66（W） 单层玻璃;其它条件不变时热损失2682.68（W） 13．答：第一层占总热阻比：22.2% 第二层占总热阻比：51.9% 第三层占总热阻比：25.9% 14．答：表面传热系数 K=30.23 W/（m2·K） 热流通量q=5687.2 W/m2 15. 方案（1）K=29.96 W/（m2·K） 方案（2）K=29.99 W/（m2·K） 方案（3）K=37.4 W/（m2·K） 16．答：取修正系数 单位面积导热阻：0.204（m2·K）/W 17．答:(1)单位长度管壁中： 第一层材料导热阻： 第二层材料导热阻： 第三层材料导热阻： (2)每米蒸汽管热损失 q1=314.0(W/m) (3)tw2=299.95 tw3=137.61 18. 解：调换后是调换前的79 % 19．电流是6.935（A） 20．解：保温层材料厚度71.5mm 21．解：取保温材料外表面温度为室温25℃时，蒸发量m=1.85 kg 22. 解：有， 23． 根据现有知识，试对肋壁可以使传热增强的道理作一初步分析。 答：肋壁加大了表面积，降低了对流换热的热阻，直到了增强传热的作用。 24. 一直径为d，长度为l的细长圆杆，两端分别与温度为t1和t2的表面紧密