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《熱工學(xué)-傳熱習(xí)題》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、1.一大平板，高3m，寬2m，厚0.02m，導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m·K)，兩側(cè)表面溫度分別為℃、℃，試求該板的熱阻、熱流量、熱流密度。解：解：由傅立葉導(dǎo)熱定律：熱阻m熱流量熱流密度2.空氣在一根內(nèi)徑50mm，長2.5m的管子內(nèi)流動并被加熱，已知空氣平均溫度為80℃，管內(nèi)對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=70W/(m2·K)，熱流密度為q=5000W/m2，試求管壁溫度及熱流量。解：由牛頓冷卻公式：得到3．爐墻由一層耐火磚和一層紅磚構(gòu)成，厚度都為250mm，熱導(dǎo)率分別為0.6W/(m×K)和0.4W/(m×K)，爐墻內(nèi)外壁面溫度分別維持700°C
2、和80°C不變。（1）試求通過爐墻的熱流密度；（2）如果用熱導(dǎo)率為0.076W/(m×K)的珍珠巖混凝土保溫層代替紅磚層并保持通過爐墻的熱流密度及其它條件不變，試確定該保溫層的厚度。解：多層平壁的導(dǎo)熱量計算:又得到：4．熱電廠有一外徑為100mm的過熱蒸汽管道（鋼管），用熱導(dǎo)率為W/(m×K)的玻璃綿保溫。已知鋼管外壁面溫度為400°C，要求保溫層外壁面溫度不超過50°C，并且每米長管道的散熱損失要小于160W，試確定保溫層的厚度。解：圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：解得保溫層厚度為5．某過熱蒸汽管道的內(nèi)、外直徑分別為150mm和160mm，管壁材料的
3、熱導(dǎo)率為45W/(m×K)。管道外包兩層保溫材料：第一層厚度為40mm，熱導(dǎo)率為0.1W/(m×K)；第二層厚度為50mm，熱導(dǎo)率為0.16W/(m×K)。蒸汽管道內(nèi)壁面溫度為400°C，保溫層外壁面溫度為50°C。試求：（1）各層導(dǎo)熱熱阻；（2）每米長蒸汽管道的散熱損失；（3）各層間的接觸面溫度。解：圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計算：由，得：6．已知某蒸汽管線的外徑為108mm，表面溫度為350℃。為降低熱損失敷設(shè)保溫層，要求保溫層的外表面溫度不能超過60℃。保溫材料的熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系為λ=0.045+0.000214tW/(m×K)(t的單位為
4、℃)。為將熱損失控制在200W/m以內(nèi)，試確定所需的保溫層厚度。解：設(shè)所需的保溫層厚度為dmm，則保溫層外徑為d2=d1+2d=108+2d。tw1=350oCtw2￡60oCFl≤200W/m計算時取tw2=60oCFl=200W/m圓筒壁的平均溫度：=(tw1+tw2)/2=(350+60)/2=205℃平均熱導(dǎo)率：=0.045+0.000214=0.045+0.000214×205=0.08887W/(m×K)（3分）（2分）7．熱電偶的熱接點可以近似地看作球形，已知其直徑mm、材料的密度kg/m3、比熱容J/(kg×K)。熱電偶的
5、初始溫度為25°C，突然將其放入120°C的氣流中，熱電偶表面與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為90W/(m2×K)，試求：（1）熱電偶的時間常數(shù)；（2）熱電偶的過余溫度達到初始過余溫度的1%時所需的時間。解:若成立，則必須。一般熱電偶接點由金屬做成，其熱導(dǎo)率很大，存在。故可用集總參數(shù)法計算。時間常數(shù)：當(dāng)時，計算得到：8．將初始溫度為80°C、直徑為20mm的紫銅棒突然橫置于溫度位20°C、流速為12m/s的風(fēng)道中冷卻，5分鐘后紫銅棒的表面溫度降為34°C。已知紫銅棒的密度kg/m3、比熱容J/(kg×K)、熱導(dǎo)率W/(m×K)，試求紫銅棒表面與氣
6、體間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。解:假設(shè)成立，可用集總參數(shù)法計算。根據(jù)計算得到：校核：成立，計算結(jié)果可靠。9．將一塊厚度為5cm、初始溫度為250°C的大鋼板突然放置于溫度為20°C的氣流中，鋼板壁面與氣流間對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為100W/(m2×K)，已知鋼板的熱導(dǎo)率W/(m×K)、熱擴散率m2/s，試求：（1）5分鐘后鋼板的中心溫度和距壁面1.5cm處的溫度；（2）鋼板表面溫度達到150°C時所需的時間。解：這是一個一維平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的問題。，可以用集總參數(shù)法計算。（1）根據(jù)，得則（2）根據(jù)，計算得到：10．水以1m/s的流速流過一內(nèi)直
7、徑為20mm的直鋼管，水的入口溫度為20℃，管壁溫度為60℃，試求水被加熱到40℃時所需要的管長。解：這是一個管內(nèi)強迫對流換熱問題。(1)查物性流體平均溫度壁溫tw=60°C水的物性參數(shù)：rf=995.7kg/m3，cpf=4.174kJ/(kg×K)，λf=0.619W/(m×K)，nf=0.805×10-6m2/s，hf=801.2×10-6kg/(m×s)，Prf=5.42；hw=469.7×10-6kg/(m×s)。（2）判斷流態(tài)為湍流（3）選擇公式，計算表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)假設(shè)滿足；又，則W/(m2×K)（4）計算管長熱平衡方程：[m]
8、校核：成立，計算可靠。11．熱電廠中有一水平放置的蒸汽管道，保溫層外徑d=383mm，壁溫tw=48oC，周圍空氣的溫度tf=22oC。試計算蒸汽管道保溫層外壁面的對流散熱量。解：特征溫度°C
