傳熱學第五版答案

1、傳熱學習題解答與中國建筑工業(yè)出版社教材傳熱學配套中原工學院能環(huán)學院2006.5.30緒論1.冰雹落地后，即慢慢融化，試分析一下，它融化所需的熱量是由哪些途徑得到的？答：冰雹融化所需熱量主要由三種途徑得到：a、地面向冰雹導熱所得熱量；b、冰雹與周圍的空氣對流換熱所得到的熱量；c、冰雹周圍的物體對冰雹輻射所得的熱量。2.秋天地上草葉在夜間向外界放出熱量，溫度降低，葉面有露珠生成，請分析這部分熱量是通過什么途徑放出的？放到哪里去了？到了白天，葉面的露水又會慢慢蒸發(fā)掉，試分析蒸發(fā)所需的熱量又是通過哪些途徑獲得的？答：通過對流換熱，草葉把熱量散發(fā)到空氣中；通過輻射，草葉把熱量散發(fā)到周圍的物體上。白天，通

2、過輻射，太陽和草葉周圍的物體把熱量傳給露水；通過對流換熱，空氣把熱量傳給露水。3.現(xiàn)在冬季室內供暖可以采用多種方法。就你所知試分析每一種供暖方法為人們提供熱量的主要傳熱方式是什么？填寫在各箭頭上。答：暖氣片內的蒸汽或熱水對流換熱暖氣片內壁導熱暖氣片外壁對流換熱和輻射室內空氣對流換熱和輻射人體；暖氣片外壁輻射墻壁輻射人體電熱暖氣片：電加熱后的油對流換熱暖氣片內壁導熱暖氣片外壁對流換熱和輻射室內空氣對流換熱和輻射人體紅外電熱器：紅外電熱元件輻射人體；紅外電熱元件輻射墻壁輻射人體電熱暖機：電加熱器對流換熱和輻射加熱風對流換熱和輻射人體冷暖兩用空調機（供熱時）：加熱風對流換熱和輻射人體太陽照射：陽光輻

3、射人體4自然界和日常生活中存在大量傳熱現(xiàn)象，如加熱、冷卻、冷凝、沸騰、升華、凝固、融熔等，試各舉一例說明這些現(xiàn)象中熱量的傳遞方式？答：加熱：用炭火對鍋進行加熱輻射換熱冷卻：烙鐵在水中冷卻對流換熱和輻射換熱凝固：冬天湖水結冰對流換熱和輻射換熱沸騰：水在容器中沸騰對流換熱和輻射換熱升華：結冰的衣物變干對流換熱和輻射換熱冷凝：制冷劑在冷凝器中冷凝對流換熱和導熱融熔：冰在空氣中熔化對流換熱和輻射換熱5.夏季在維持20的室內，穿單衣感到舒服，而冬季在保持同樣溫度的室內卻必須穿絨衣，試從傳熱的觀點分析其原因？冬季掛上窗簾布后頓覺暖和，原因又何在？答：夏季室內溫度低，室外溫度高，室外物體向室內輻射熱量，故在

4、20的環(huán)境中穿單衣感到舒服；而冬季室外溫度低于室內，室內向室外輻射散熱，所以需要穿絨衣。掛上窗簾布后，輻射減弱，所以感覺暖和。6.“熱對流”和“對流換熱”是否同一現(xiàn)象？試以實例說明。對流換熱是否為基本傳熱方式？答：熱對流和對流換熱不是同一現(xiàn)象。流體與固體壁直接接觸時的換熱過程為對流換熱，兩種溫度不同的流體相混合的換熱過程為熱對流，對流換熱不是基本傳熱方式，因為其中既有熱對流，亦有導熱過程。7.一般保溫瓶膽為真空玻璃夾層，夾層內兩側鍍銀，為什么它能較長時間地保持熱水的溫度？并分析熱水的熱量是如何通過膽壁傳到外界的？什么情況下保溫性能會變得很差？答：鍍銀減弱了水與內壁的輻射換熱，而真空夾層阻止了空

5、氣與壁之間的對流換熱，兩層玻璃之間只有輻射換熱，外層的鍍銀則減弱了外壁與外界之間的輻射作用。如果真空中滲入空氣，則保溫性能將變得很差。熱水對流換熱內壁輻射外壁對流換熱外界空氣8.面積為12m2的壁的總導熱熱阻與它單位面積上的份上熱阻r之比為多少？答：r=r/129.利用式（0-1）分析，在什么條件下圖0-2中平壁內的溫度呈直線關系變化？什么條件下將呈曲線關系變化？答：當與溫度無關時，平壁中的溫度呈直線關系變化；當與溫度有關時，平壁中的溫度呈曲線變化。10.一燃氣加熱爐，爐子內壁為耐火磚，外壁為普通紅磚，兩種磚之間有的填充保溫材料，而有的則為空氣夾層，試分析這兩種情況下由爐內到爐外環(huán)境的散熱過程

6、？如果是空氣夾層，空氣層的厚度對爐壁的保溫性能是否會有影響？答：中間為保溫材料的過程：兩壁與外界環(huán)境之間為對流和輻射換熱，兩壁與保溫材料之間均為導熱；如果是空氣夾層，則夾層中為對流換熱，空氣層的厚度與保溫性能無關，因為對流換熱與厚度無關。第一章導熱理論基礎1.按20時，銅、碳鋼（1.5%c）、鋁和黃銅導熱系數(shù)的大小，排列它們的順序；隔熱保溫材料導熱系數(shù)的數(shù)值最大為多少？列舉膨脹珍珠巖散料、礦渣棉和軟泡沫塑料導熱系數(shù)的數(shù)值。答：銅>鋁>黃銅>碳鋼；隔熱保溫材料導熱系數(shù)最大值為0.12w/（mk）膨脹珍珠巖散料：2560-300kg/m3 0.021-0.062 w/（mk）礦渣

7、棉：30207 kg/m30.058 w/（mk）軟泡沫塑料：3041-162 kg/m30.043-0.056 w/（mk）2.推導導熱微分方程式的已知前提條件是什么？答：導熱物體為各向同性材料。3(1) , q=-2×105(w/m2). (2) , q=2×105(w/m2).4. (1) w/m2 (2) w/m35.已知物體的熱物性參數(shù)是、和c，無內熱源，試推導圓柱坐標系的導熱微分方程式。答：6.已知物體的熱物性參數(shù)是、和c，無內熱源，試推導球坐標系的導熱微分方程式。答：7.一半徑為的實心球，初始溫度均勻并等于t0，突然將其放入一溫度恒定并等于tf的液體槽內冷卻。

8、已知球的熱物性參數(shù)是、和c，球壁表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h，試寫出描寫球體冷卻過程的完整數(shù)學描述。答：8.從宇宙飛船伸出一根細長散熱棒，以輻射換熱將熱量散發(fā)到外部空間去，已知棒的發(fā)射率（黑度）為，導熱系數(shù)為，棒的長度為l，橫截面面積為f，截面周長為，棒根部溫度為0。外部空間是絕對零度的黑體，試寫出描寫棒溫度分布的導熱微分方程式和相應的邊界條件。答： x=0 , t+273=t0第二章 穩(wěn)態(tài)導熱1.為什么多層平壁中溫度分布曲線不是一條連續(xù)的直線而是一條折線？答：因為不同材料的平壁導熱系數(shù)不同。2.導熱系數(shù)為常數(shù)的無內熱源的平壁穩(wěn)態(tài)導熱過程，若平壁兩側都給定第二類邊界條件，問能否惟一地確定平壁中的溫度

9、分布？為什么？答：不能。因為在導熱系數(shù)為常數(shù)的無內熱源的平壁穩(wěn)態(tài)導熱中為常數(shù)，q為定值，由求解得常數(shù)c無法確定，所以不能惟一地確定平壁中的溫度分布。3.導熱系數(shù)為常數(shù)的無內熱源的平壁穩(wěn)態(tài)導熱過程，試問（1）若平壁兩側給定第一類邊界條件tw1和tw2，為什么這一導熱過程的溫度分布與平壁的材料無關？為什么？（2）相同的平壁厚度，不同的平壁材料，仍給定第一類邊界條件，熱流密度是否相同。答：（1）因為在該導熱過程中（2）不相同。因為，為定值，而不同，則q隨之而變。4.如果圓筒壁外表面溫度較內表面溫度高，這時壁內溫度分布曲線的情形如何？答：圓筒壁內的溫度分布曲線為5.參看圖2-19，已知球壁導熱系數(shù)為常

10、數(shù)，內外表面分別保持tw1和tw2，度推導空心球壁導熱量計算公式和球壁的導熱熱阻。答：球體的當r=r1時，t=tw1 當r=r2時，t=tw2對上式進行求解得 所以球體的溫度分布為球體的導熱量計算公式為q=aq=4 r2q,且空心球壁的導熱量為，導熱熱阻為6.同上題，若已知邊界條件改為第三類邊界條件，即已知tf1,h1和tf2,h2試推導通過空心球壁傳熱量的計算公式和球壁的傳熱熱阻。答：傳熱熱阻為7答：通過磚墻總散熱：=672（w）8答：內表面溫度tw1=1.59答：加貼泡沫層厚度=0.091(m)=91(mm)10.答：保溫層厚度（m）=147(mm)11.答：紅磚層厚度應改為500（mm）

11、12.答：該雙層玻璃窗的熱損失41.66（w） 單層玻璃;其它條件不變時熱損失2682.68（w）13答：第一層占總熱阻比：22.2%第二層占總熱阻比：51.9%第三層占總熱阻比：25.9%14答：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) k=30.23 w/（m2·k） 熱流通量q=5687.2 w/m215.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：取修正系數(shù)單位面積導熱阻：0.204（m2·k）/w17答:(1)單位長度管壁中：第一層材料導熱阻：第二層材料導熱阻：第三層材料導熱

12、阻：(2)每米蒸汽管熱損失 q1=314.0(w/m)(3)tw2=299.95 tw3=137.6118.解：調換比調換前減少13.41 %19電流是6.935（a）20解：保溫層材料厚度71.5mm21解：取保溫材料外表面溫度為室溫25時，蒸發(fā)量m=1.85 kg/h22.解：有， 23根據(jù)現(xiàn)有知識，試對肋壁可以使傳熱增強的道理作一初步分析。答：肋壁加大了表面積，降低了對流換熱的熱阻，直到了增強傳熱的作用。24.一直徑為d，長度為l的細長圓桿，兩端分別與溫度為t1和t2的表面緊密接觸，桿的側面與周圍流體間有對流換熱，已知流體的溫度為tf，而tf<t1或t2，桿側面與流體間的表面?zhèn)鳠嵯?/p>

13、數(shù)為h，桿材料的導熱系數(shù)為，試寫出表示細長桿內溫度場的完整數(shù)學描述，并求解其溫度分布。答：把細長圓桿看作肋片來對待，那么單位時間單位體積的對流散熱量就是內熱源強度。0<x<lx=0 t=t1x=l t=t2令，則可化為肋的過余溫度為=t-tf，則1=t1-tf，2=t2-tf，根據(jù)邊界條件，求得：所以該桿長的溫度分布為：25.解：溫度 散熱量=321.33(w)26解:tf=100測溫誤差：t=1627.解：材料改變后，測出tl=99.85% 誤差：100-99.85=0.1528答：（1）鋁材料 (2) 鋼材29答：總散熱量包括肋表面管壁面散熱之和：11.885kw31.答：散熱

14、量：484.29（w/m）32.答：，34.答：接觸面上溫差51.4第三章 非穩(wěn)態(tài)導熱1.何謂正常情況階段，這一階段的特點是什么？答：正常情況階段：物體內各處溫度隨時間的變化率具有一定的規(guī)律，該階段為物體加熱或冷卻過程中溫度分布變化的第二階段。2.何謂集總參數(shù)分析，應用這種方法的條件是什么？應怎樣選擇定型尺寸？答：當bi<0.1時，可以近似地認為物體的溫度是均勻的，這種忽略物體內部導熱熱阻，認為物體溫度均勻一致的分析方法稱為集總參數(shù)法。給出任意形態(tài)的物體，由于它的導熱系數(shù)很大，或者它的尺寸很小，或者它的表面與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)很小，因此物體的bi準則小于0.1，可以采用集總參數(shù)法。

15、3. 試舉例說明溫度波的衰減和延遲性質。答：綜合溫度的振幅為37.1，屋頂外表面溫度振幅為28.6，內表面溫度振幅為4.9，振幅是逐層減小的，這種現(xiàn)象稱為溫度波的衰減。不同地點，溫度最大值出現(xiàn)的時間是不同的，綜合溫度最大值出現(xiàn)時間為中午12點，而屋頂外表面最大值出現(xiàn)時間為12點半，內表面最大值出現(xiàn)時間將近16點，這種最大值出現(xiàn)時間逐層推遲的現(xiàn)象叫做時間延遲。4.用不銹鋼作底板的家用電熨斗初始時處于室溫tf。當開關接通后，電熱器在底板內以qv/m3的強度發(fā)熱。不銹鋼的熱物性參數(shù)、和c均為已知，不銹鋼的體積為，暴露于空氣中的表面面積為，該表面與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h，試用集總參數(shù)法分析電熨斗底

16、板溫度變化t().答：根據(jù)物體熱平衡方程式得，又當=0時，（0）=0，所以，5.該熱電偶外形為球形，定性尺寸 s s6.7.此答案取熱電偶球形直徑d=0.5mm,則=14.43 s t=119.058.9.10.h=83.2 w/(m2·k)1112. 13.14. 15.16.10分鐘后棒中心及表面均為油溫 s, kj17.18.tw=30.85 tx=0.1=21.5321.22.23.磚墻x=0.618 m 木墻x=0.25 m24.x=0.1m tmin=-1.883 x=0.5 m,tmin=0.681 第五章 對流換熱分析1. 影響對流換熱的因素有流體種類、速度、物理性質

17、、表面溫度、環(huán)境溫度、形狀、尺寸、位置、表面狀況.等等，試以你的感性認識舉例說明這些因素的存在。答：日常生活中，蒸汽換熱與水換熱，其種類不同，物理性質也不同，則換熱效果也明顯不同。在晴朗無風的天氣里與有風的天氣里曬衣服，其流體速度不同，衣服曬干的時間也是不同的，說明換熱效果有不同。一杯水放在空氣裝配能夠與放在冰箱里，環(huán)境溫度不同，其換熱效果有是不同的。板式換熱器與肋片式換熱器形狀不同，定性尺寸也不同，換熱效果也不同。粗糙管與光滑管的換熱效果也是不一樣的。換熱器放在窗下面與放在墻角換熱效果是不一樣的。2.試設想用什么方法可以實現(xiàn)物體表面溫度恒定、表面熱流恒定的邊界條件？答：加熱水使其在沸騰狀態(tài)，

18、放一物體在沸騰水中，此狀況下物體表面溫度可認為是恒定的。將一物體外層包裹一層絕熱材料，再將物體連入一恒定電流的加熱器中，則其物體可認為是表面熱流恒定。3.試就自然界和日常生活中的對流換熱現(xiàn)象舉例，說明哪些現(xiàn)象可以作為常壁溫或者常熱流邊界條件來處理？哪些現(xiàn)象可以近似地按常壁溫或常熱流處理？答：在冰箱內層結了一層冰，與冰箱內物體換熱，此時，冰箱內壁是常壁溫的。電爐加熱可視為常熱流。水壺燒開水，可近似認為是恒熱流的加熱方式。暖壺裝滿熱水內壁可近似認為是常壁溫的。5. 沸騰水與常溫水的溫度有沒有數(shù)量級差別？如果厚度相比是否可以認為是1與§之比？答：沸騰水與常溫水的溫度沒有數(shù)量級差別。如果流體

19、外掠長度只有1mm的平板，那么它的板長與邊界厚度相比是可以認為是1與§之比。6.對流換熱過程微分方程式與導熱過程的第三類邊界條件表達式兩者有什么不同之處？答：對流換熱過程微分方程式： 導熱過程的第三類邊界條件表達式為：h（t- t）=- 式中為x點貼壁處流體的溫度梯度，k/m。由近壁面的溫度場確定，為流體的導熱系數(shù)，q為對流換熱量，是隨著x的變化而變化的，而中是確定的。式中的是傳熱體的導熱系數(shù)，由傳熱材料決定。7.流體外掠平板，在溫度條件不變的情況下，主流速度增加時，它的局部和平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)都增加，試從換熱原理進行分解釋。答：主流速度增加時，速度邊界層厚度減小，在溫度條件不變時即使

20、溫度條件不變，熱邊界層厚度減小，增加了邊界層內的溫度梯度，從而局部和平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)都增加。8在相同溫度及速度條件下，不同pr流體外掠平板時的溫度及速度邊界層厚度、速度及溫度梯度及平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)等有何差異？答：pr大的流體，溫度邊界層厚度小于速度邊界層厚度，溫度梯度速度大于速度梯度，則平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)將較大。10.導出外掠平板層流邊界層在距前緣距離內的平均厚度表達式。11. 為什么pr1時，則t，試分析在t>區(qū)域內的流動及換熱的機制。答：，此時在邊界層內熱量擴散強度遠大于動量擴散。121314.局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： w/(m2·k) w/(m2·k) w/(m2

21、83;k) w/(m2·k)平均表面 h =2142.4 w/(m2·k)15.16. 注：17.m/s18.xc=0.923 m全板長為層流： h=13.9 w/(m2.k)19.xc=0.026 m 紊流換熱系數(shù)關聯(lián)式：h=24289 w/(m2·k) 20.xc=8.265m,全板長流動層流 h=325.5 w/（m2·k），2122. 23.5-24 由邊界層能量微分方程式直接導出能量積分方程式。解：常物性不可壓縮流體，忽略粘性耗散，二維的邊界層能量微分方程表示為：225.26. q=120.5w27. h=104 w/(m2·k)28

22、. h2=8.24 w/(m2·k)29.30.使31. h=31.4 w/(m2·k)第六章 單相流體對流換熱及準則關聯(lián)式1.試定性分析下列問題：（1）夏季與冬季頂棚內壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是否一樣？（2）夏季與冬季房屋外墻外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是否相同？（3）普通熱水或蒸汽散熱器片型高或矮對其外壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是否有影響？（4）從傳熱觀點看，為什么散熱器一般都放在窗戶的下面？（5）相同流速或者相同的流量情況下，大管和小管（管內或管外）的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)會有什么變化？答：（1）夏季與冬季頂棚內壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是不一樣的。因為夏季與冬季頂棚內壁與室內的空氣溫度的溫差是不一樣的。（2）同

23、（1）夏季與冬季房屋外墻外表面的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)也是不一樣的。（3）普通熱水或蒸汽散熱器片型高或矮對其外壁的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是有影響的。因為他們的定性尺寸是不一樣的。（4）因為窗戶附近負荷大，散熱器放在窗戶的下面可以在窗戶附近形成一熱幕，使冷負荷盡可能少的進入房間。這樣使室內溫度更均勻。（5）相同流速或者相同的流量情況下，大管的對流傳熱系數(shù)小，小管的對流傳熱系數(shù)較大些。2.傳熱學通常把“管內流動”稱為內部流動，將“外掠平板，外掠圓管”等稱為外部流動，請說明它們的流動機制有什么差別。這些對流換熱問題的數(shù)學描寫有什么不同？答：管內流動對流換熱的熱阻主要在邊界層。為旺盛湍流區(qū)，=2300為過度區(qū)。無論層流還

24、是湍流，都存在入口段，且入口段的換熱很強。管內充分發(fā)展的流動與換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h為常數(shù)。管內流動的換熱邊界條件有兩種，即恒壁溫及恒熱流條件。對層流和低數(shù)介質的流動，兩種邊界條件結果不同。但隊湍流和高數(shù)介質的換熱，兩種邊界條件的影響可以忽略不計，即換熱的是一樣的。管內流動與外部流動其邊界層也是不同的。內部湍流數(shù)學描寫 外掠單管關聯(lián)式為5.答：第一種散熱器進出口方法是最不利的，熱水根本就不進入管內。第二種比較可靠，穩(wěn)定。其要是受迫對流是更可靠和穩(wěn)定。第三種只能是受迫對流，其可靠性和穩(wěn)定性不及第二種的受迫對流。6-12 答：（1）.先計算管內流體的出口溫度。（2）由于管壁為常熱流邊界條件。根據(jù)管內

25、流體進出口溫度的算術平均值計算出管內流體平均溫度。（3.）由查表得流體的熱物性參數(shù)值。（4.）根據(jù)質量流量m及管子斷面積，求出管內流體速度（5.）計算雷諾數(shù)，并判斷流動狀態(tài)并根據(jù)常熱流的邊界條件，選擇相應的換熱關聯(lián)式。計算（6.）由數(shù)，可計算出h。（7.）由常熱流的邊界條件，在熱充分發(fā)展段，流體與壁面間的溫度差沿管長保持不變。6-13 關于管內對流換熱的熱進口段的長度有幾種表達方式，它們各適應什么條件？（1）從管子入口到熱邊界層在管中心閉合前的一段長度；（2）當答：對第一種表達方式，為熱進口段長度的定義。適用于粘性流體在管內進行對流換熱的任何情形。對第二種表達方式，適用于常物性流體，在管內的流

26、動狀態(tài)為層流，且邊界條件為常壁溫的情形。6-14答：對外掠平板，隨層流邊界層增厚，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)有較快的降低。當層流想紊流轉變后，因紊流傳遞作用而一迅速增大，并且明顯高于層流，隨后，由于紊流邊界層厚度增加。再呈緩慢下降之勢。對紊流情況下的管內受迫流動，在進口段，隨著邊界層厚度的增加。局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)沿主流方向逐漸降低。在進口處，邊界層最厚，具有最高值，當邊界層轉變?yōu)槲闪骱?，因湍流的擾動與混合作用又會使有所提高，但只有少量回升，其仍小于層流。少量回升。再逐漸降低并趨向于一個定值，該定值為熱充分發(fā)展段的。6-15解：令為管內流動氣體與不銹鋼管內壁之間的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。為室內空氣與不銹鋼管外壁之

27、間的對流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。室內溫度為，微元段處不銹鋼管壁溫度為，管內微元段處流體的平均溫度為，管徑為 d.則熱平均式為 17h=9541.4 w/(m2·k)18. d=114mm,l=23.1m19.出口水流 tf=6720.出口21.h=3328.2 w/(m2·k) tm=10.922. w23.24.類比定律;h=7051 w/(m2·k) 光滑管：西得一塔特公式8026 w/(m2·k) 迪圖斯貝爾特式 7033 w/(m2·k)25h=5.2 w/(m2·k)26. h=16.3 w/(m2·k)27. h=2051

28、3 w/(m2·k)28. tw=65.24 h=31.42 w/(m2·k) 29相差百分比：18.7%31.tw=158.532.pmax=50.463(kw)33.h=131.7 w/(m2·k)34.h=157.2 w/(m2·k)35.h=20157 w/(m2·k)36.h=70.4 w/(m2·k) h順=69.5 w/(m2·k)37 h=73.7 w/(m2·k)38.n=79.42(w) q=6559.3 w/(m2·k) 功耗比82.639 比例 0.85 0.95 1 1.05 1

29、.25 1.5 功耗 50.87 70.02 80.09 90.21 133.18 190.6440換熱量 n功耗=65.5（w）42h=5.16 w/(m2·k)43. 44.45. h=4.233 w/(m2·k) 46.tw,max=55.548.n=779.2(w)52h=7.07 w/(m2·k) 53. w/(m2·k) q=13.25 w/(m2·k)54. q=23.9 w/m2第七章 凝結與沸騰換熱1凝液量：m=0.0116(kg/s)2.水平放置時，凝水量m=0.0166(kg/s)3.壁溫tw=1000 , h=12029

30、 w/(m2·k)4.向下高度局部換熱系數(shù)w/(m2·k)平均換熱系數(shù)w/(m2·k)x=0.1mx=0.5mx=1.0m97636529549013015870473195.此時管下端液膜內已出現(xiàn)紊流。 h=6730 w/(m2·k)6.豎壁高 h=9.2 mm7.單管與管束平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)之比：=2.18凝結水量 m=5.1410-3 (kg/s)9.考慮過冷度時，m=5.1210-3(kg/s) 相差：10管長 ,管長減少量11凝結表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) h=700.2 w/(m2·k) 凝液量：m=5.24210-3(kg/s)12. 管長能縮短

31、13用于水時， h=5341.1 w/(m2·k) 與11題相比換熱系數(shù)倍率15氟利昂 12： =42143（w） 氟利昂 22： =50810（w） 差異：20.6%16用電加熱時，加熱方式是控制表面的熱流密度。而采用蒸汽加熱則是壁面溫度可控的情形。由大容器飽和沸騰曲線可知，當加熱功率q稍超過值時，工況將沿虛線跳至穩(wěn)定膜態(tài)沸騰線，使壁面溫度飛升，導致設備燒壞?？傊娂訜岬纫揽靠刂茻崃鱽砀淖児r的設備，一旦熱流密度超過峰值，工況超過熱流密度峰值后，沸騰溫差將劇烈上升到1000左右，壁溫也急劇升高，發(fā)生器壁燒毀現(xiàn)象。采用蒸氣加熱時，工況點沿沸騰曲線依次變化。不會發(fā)生壁面溫度急劇上升情

32、況。18由式（7）,在一定的五個量中，只有隨壓強變化最大，p增加時，的增加值將超過ts的增值和的減少，最終使rmin隨p的增加而減小。19h=1.51104 w/(m2·k)20. h=67140 w/(m2·k)21.溫度降為183 h=1585 w/(m2·k) 與自然對流相比較， 22q=3077.18 w/(m2·k) ,tw=106.623.第八章 熱輻射的基本定律1熱輻射和其他形式的電磁輻射有何相同之點？有何區(qū)別？答：物質是由分子、原子、電子等基本粒子組成。當原子內部的電子受到激發(fā)或振動時，產生交替變化的電場和磁場，發(fā)出電磁波向空間傳播，這就

33、是電磁波。它是熱輻射和其他電磁輻射的相同點。但由于激發(fā)的方法不同，所產生的電磁波長就不相同，它們投射到物體上產生的效應也不相同。如果由于自身溫度或熱運動的原因而激發(fā)產生的電磁波傳播就稱為熱輻射。2為什么太陽灶的受熱表面要作成粗糙的黑色表面，而輻射采暖板不需要作成黑色？ 答：太陽灶和輻射采暖板的區(qū)別主要源于它們對溫度的不同要求：太陽灶的溫度一般都在幾百度以上，為了更有效吸收來自太陽的光熱，其受熱表面要做成粗糙的黑色表面。輻射采暖板的用處是用來采暖的，氣溫度一般不會太高，所以不需要做成黑色。3窗玻璃對紅外線幾乎是不透明的，但為什么隔著玻璃曬太陽卻使人感到暖和？ 答：隔著玻璃曬太陽時，太陽通過熱輻射

34、給玻璃熱量，而玻璃也對室內進行導熱，對流換熱，輻射等，使得人感到暖和，同時透過玻璃的光在穿過玻璃后衰減為長波輻射，產生溫室效應，使得人感到更加的暖和。4深秋及初冬季節(jié)的清晨在屋面上常常會看到結霜，試從換熱與輻射換熱的觀點分析a有霜的早上總是晴天；b室外氣溫是否一定要低于零度；c結霜屋面的熱阻（表面對流換熱熱阻及屋面材料導熱熱阻）對結霜有何影響？ 答：（1）當溫度低于某一值時，空氣中的水分便會凝結成霜，這樣就使得空氣中的水蒸氣減少，并且在凝結時，水蒸氣會消耗空氣中的固體粉塵，用其作為凝結核，這樣又使得空氣中的灰塵減少了，同時水蒸氣和固體粉塵的減少也降低了云形成的可能性，所以有霜的早上總是晴天。

35、（2）不一定要低于零度，因為結霜溫度不光與當時水蒸氣的含量有關，而且凝結核的多少也對其有一定的影響。但溫度應該是接近于零度。 （3）在結霜時的主要換熱方式是熱輻射。屋面的熱阻越小越有利于將表面的熱傳走，越有利于結霜。5.實際物體表面在某一定溫度t下的單色輻射力e隨波長的變化曲線與它的單色吸收率的變化曲線有何聯(lián)系？如已知其單色輻射力變化曲線如圖8-11所示，試定性地畫出它的單色吸收率變化曲線。解：，在溫度t下，6.在什么條件下物體表面的發(fā)射率等于它的吸收率（）？在什么情況下？當時，是否意味著物體的輻射違反了基爾霍夫定律？答：在熱平衡條件下，溫度不平衡條件下的幾種不同層次：（1）無條件成立；（2）

36、漫表面成立；（3）灰表面成立；（4）漫-灰表面成立。當時，并沒有違反基爾霍夫定律，因為基爾霍夫定律是有前提條件的，如果沒有以上條件，則。7.試從普朗克定律推導出維恩位移定律。解：普朗克定律的表達式為：則8黑體溫度t1=1500k 時，透過百分數(shù)：43.35% t2=2000k 時，透過百分數(shù)：63.38% t3=6000k 時，透過百分數(shù)：82.87%9.在1m-4m范圍內，黑體輻射份額：69.9%10t=2000k時，份額1.49%太陽，t=5762k，份額：44.62%11（1）輻射強度：3500w/（m2·sr） (2)a1中心對a2表面張開立體角：3.46410-4（sr）

37、a1中心對a3表面張開立體角：410-4（sr） a1中心對a4表面張開立體角：410-4（sr）12.太陽輻射能透過玻璃部分：80.17% 室內輻射透過比例：013全波長總發(fā)射率： 總輻射力：7.911104 w/m214.該表面吸收率15發(fā)射率0.1；800k黑體，；5800k黑體，16e=7.127105（w/m2），發(fā)光效率：7.03%17發(fā)射率18，熱平衡溫度tw=260.4k 時，熱平衡溫度tw=273.85k第九章 輻射換熱計算1任意位置兩表面之間的角系數(shù)來計算輻射換熱，這對物體表面作了那些基本假設？ 答：角系數(shù)表示表面發(fā)射出的輻射能量中直接落到另一表面上的百分數(shù)。與另一表面的吸

38、收能力無關，僅取決于表面的大小和相互位置。在推導中應用了兩個假設條件：物體表面為漫反射面；物體表面物性均勻。2為了測量管道中的氣流溫度，在管道中設置溫度計。試分析由于溫度計頭部和壁面之間的輻射換熱而引起的測溫誤差，并提出減少測溫誤差的措施。 答：當管道的溫度高于氣流的溫度時，溫度計所測得的溫度高于氣流的實際溫度；當管道的溫度低于氣流的溫度時，溫度計所測得的溫度低于氣流的實際溫度。改造措施是：輻射隔熱：將溫度計頭部用遮熱板罩住。3在安裝有輻射采暖板的室內測量空氣溫度計時，為了消除熱輻射帶來的誤差，用高反射率材料分別做筒狀和不開口的球殼狀遮熱罩。試分析這兩種方法的效果，它們測得的溫度是否一樣，為什

39、么？如將它們的表面涂黑或者刷白，是否影響測溫結果？答：兩種測量方法的效果是不一樣的。相比之下筒狀遮熱罩內流體與溫度計頭部直接接觸，所得的值比較精確。不影響測溫結果。5.（1）=128658（w/m2） （2）=98080（w/m2） =30578，減少23.8% （3） 時，=57181（w/m2） 時，=43591（w/m2）6=1.72（w）8.正確 錯誤，應改為 9. 10. 11. 12.(1)23224(w/m2) (2)367.42(w/m2) (3)73.48(w/m2) (4)18579.2(w/m2) (5)293.94(w/m2) (6)18285.3(w/m2)13. 1

40、70.43(w/m)1415. =498w tw=19.816.高溫表面 =11145.5(w) 低溫表面 =191.5(w)17. =50.7(w)18. =50.7(w)19.達到穩(wěn)態(tài)時，表面溫度20.解： 由于外表面存在輻射，21q1,2=69.77 w/m2 ,t3=453.3k無遮熱板：q1,2=924.5 w/m222-105.54(w/m) ,4.584(w/m)23.24.(w/m)25.ql=1640(w/m),t3=74 不用遮熱罩：ql=3925(w/m)26.tf=470.6327t1=416.528. 煙氣發(fā)射率：0.379,輻射換熱量: .30.輻射換熱量：qk=4

41、77(w/m)32.地球t196k33.(1)t=393.5k (2) t=263.2k(3) t=588.5k第十章 傳熱和換熱器1計算肋壁的傳熱系數(shù)的公式和平壁的有何不同？式（10-3）可否用于肋壁？ 答：平壁的傳熱系數(shù) k。=； 肋壁的傳熱系數(shù) ； 或 。 、不同點在于它們的計算傳熱量的面積基準不同。 書本中的(10-3) 即 是可以用于肋壁的2在什么具體情況下：；。答：具體情況如下： ：表示輻射換熱面的傳熱系數(shù)為負值，輻射熱量由環(huán)境傳向物體表面, 對流換熱量由物體表面?zhèn)飨蛭矬w周圍的流體； ：表示輻射換熱面的傳熱系數(shù)為正值，輻射熱量由環(huán)境傳向物體表面, 對流換熱量由物體表面?zhèn)飨蛭矬w周圍的

42、流體； ：表示輻射換熱面的傳熱系數(shù)為正值，輻射熱量由環(huán)境傳向物體表面, 對流換熱量由物體表面?zhèn)飨蛭矬w周圍的流體； ：表示輻射換熱面的傳熱系數(shù)為負值，輻射熱量由環(huán)境傳向物體表面, 對流換熱量由物體表面?zhèn)飨蛭矬w周圍的流體。 3若兩換熱器冷熱流體進出口溫度相同，但效能不同，是否可以說效能大者設計一定合理？怎樣才能提高效能？答：效能大的并不一定是合理的。因為換熱器的的大小受傳熱面、流動狀態(tài)、表面狀況、換熱面的形狀和大小、能量傳遞方式的影響。通過提高上述因素提高，而使得成本增加。有時的提高不明顯，但成本資金的浪費卻很大，所以要有優(yōu)化的思想，一個合理的是最好的。 提高的方法：擴大傳熱面的面積、改變流體狀況、改變流體物性、改變表面狀況、改變換熱面的形狀和大小、改變能量傳遞方式、靠外力產生振蕩，強化換熱。4為什么逆流換熱器的效能極限可接近1，而順流不可能？答：逆流的換熱比順流的充分。在相同的進出口溫度下，逆流比順流平均溫差大。此外，順流時冷流體的出口溫度必然低于熱流體的出口溫度，而逆流不受此限制。工程上換熱器一般都盡可能采用逆流布置。5目前市場出售的電熱取暖器，一種是紅外線加熱取暖器（通電加熱玻璃管式或磁管式紅外加熱元件取暖），一種是加熱油浴散熱器（散熱器外殼為普通暖