傳熱第4次作業(yè)

1、 #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 2011-9-29作業(yè)答案（第四次）習(xí)題P82習(xí)題4.用不銹鋼做底板的家用電熨斗初始時(shí)處于室溫ff當(dāng)開關(guān)接通后，電熱器在底板內(nèi)以q八、的強(qiáng)度發(fā)熱。不銹鋼的物性參數(shù)p和c均為已知，不銹鋼的體積為V，暴露于空氣中的表面面積為A,該表面與空氣之間的對(duì)流換熱系數(shù)為億試用集總參數(shù)法分析電熨斗底板溫度變化?。?。解：根據(jù)能量平衡建立數(shù)學(xué)模型如下:L=V/ #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29 #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)

2、力工程專業(yè)適用 #2011-9-29導(dǎo)熱微分方程式：=喬 #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29廠=0初始條件為：pcV+liAO=0則有血-與t=等求解溫度場為：eZ,即：a）1-e小丿+/習(xí)題7.熱電偶的熱接點(diǎn)近似認(rèn)為是直徑05mm的球形,/T熱電偶材料的批注ul：原題數(shù)據(jù)錯(cuò)溟! #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29 #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29=8930kg/mc=400J/kg/Co熱

3、電偶初始溫度為259,突然將其放入1209的氣流中，熱電偶表面與氣流間對(duì)流換熱系數(shù)ft=95VV7m/C,試求熱電偶的過余溫度達(dá)到初始過余溫度的1%時(shí)所需的時(shí)間為多少?這時(shí)熱電偶的指示溫度為多少？批注D2此步不町缺少!注意：本題中熱電偶熱節(jié)點(diǎn)近似認(rèn)為是直徑0.5mm的球形。解：由于熱電偶頭部直徑很小，該非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題可利用集總參數(shù)法求解。根據(jù)，得所需時(shí)間為: #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29 2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29-ln（001）pt*VhA-ln

4、（0.01）x8930 x400 x0.000共一一:乞=14.43595同時(shí)可得熱電偶指示溫度為:f=00）x001+/=（25-120）X0.01+120=11905批注D3:此步不町缺少!習(xí)題10將初始溫度為809,直徑為20mm的紫銅棒，突然橫置于氣溫為209,流速為12m/s的風(fēng)道中，5分鐘后紫銅棒表面溫度降為34-Co已知紫銅的密度p=8954kg/m2,c=383.1J/kg.*C,A=386W/m.*C,試求紫銅棒與氣體之間的對(duì)流換熱系數(shù)。解：假設(shè)可以用集總參數(shù)法求解，最后再對(duì)其進(jìn)行校核。t=5min=3005,8。=80-20=60,8=34-20=14八kA.TOC o 1

5、-5 h z根據(jù),得：d68954x383.lx。劣初,h=ln=83.2/oAtt630014/葉K此時(shí)=832x002/4Li.ixl0-30.1,假設(shè)成立。X386習(xí)題P838413.加熱爐爐底是40mm的耐火材料砌成，它的導(dǎo)溫系數(shù)為5xl0_7m2/s,導(dǎo)熱系數(shù)為4.0W/m/C，爐子從室溫259開始點(diǎn)火,爐內(nèi)很快形成穩(wěn)態(tài)的12609的高溫氣體，氣體與爐底表面間換熱系數(shù)為40W/m/C，問達(dá)到正常運(yùn)行要求爐底壁表面溫度為10009,試確定從點(diǎn)火到正常運(yùn)行要求所需時(shí)間。批注山你請(qǐng)注意思不:呦卯解：爐底經(jīng)歷了厚度為26=80mm(6=40mm)無限大平壁對(duì)流邊界條件的瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱現(xiàn)象.=

6、力%=4：4=040.1,必須采用諾模圖法求解。%=r0-tf=25-1260=-1235C,=tw-tf=1000-1260=-260C根據(jù)3查圖3-6(P62),知詈皿，而衆(zhòng)鴛皿,因此有:傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29再根據(jù)1/Bi=2.5及如=0.25查圖3-5(P61),知：Fo=4根據(jù)局=#=4,得到需要的加熱時(shí)間為：TOC o 1-5 h zA2o042t=Fo=4x=2800s=3.56ha5x10解法2：查表3-1(P59)0=0-5932空辺=0

7、.21=也cosfA-1exp(-0)Q0i+sin0icos0iV15)1“nrcos(Jexp(-FoA+smAcosftH得：fto63Fo=4063xO.W5xl07=13002s=3.61h16.細(xì)長鋼棒，直徑為0.04m,均勻加熱到400C,然后放入溫度為309的油浴中，已知鋼材p=8000kg/m3,c=0.46kJ/kg/C,=45W/m/C,鋼棒表面在油浴中的對(duì)流換熱系數(shù)ZSOOW/m-Co試求10分鐘后，棒中心和表面的溫度；若為了控制棒中心溫度為1809,則需冷卻多少時(shí)間?此期間每米長鋼棒的散熱量為多少？解：=501=01110.1不能用集總參數(shù)法求解。a=1.223xl0

8、-5,局=篤=18.34pc8000X460sBl=50Q02=0.222,得.=45,查P71圖3-13得：邑L=o,即rw=30-C,則10分鐘后棒中心及表面均為油溫5=430%。%當(dāng)=180C,弘=1&0-乂=04054,查P71圖313得：Fo=2.28Q400-30/?-t=2.28x0.022/1.223xW5=75sB/2Fo=0.1134P72圖3-15得：昇=076=點(diǎn)徨=x0.022x8000 x460 x（400-30）=1711.04VC=0.76x1711.04=1300.1U19用常功率平面熱源法進(jìn)行試材導(dǎo)溫系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)的測定，試材可以認(rèn)為是一半無限大物體。平面熱

9、源的加熱熱流通量為50W/m2o試驗(yàn)開始前試材溫度均勻一致為109,通電加熱后，經(jīng)過315s試材與平面熱源接觸表面處溫度測得為195C,經(jīng)過358s,測得距平面熱源0.015m處試材的溫度為11.5X?試求該材料的導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)。解：該問題為常熱流通量邊界條件下瞬態(tài)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱現(xiàn)象其溫度分布為:x=0,r=3155時(shí)，195-10=x=0.015,=3585時(shí),11.5-10=蘭22佑就xierfcl罟5A、匕如358合并上述兩式并整理:/ierfcV358=xV3150.0152x358ierfc（6）y得ierfc0.0152jax3581.5=x0.5642=0.08356,查表得:95V358傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29傳熱學(xué)教學(xué)輔導(dǎo)資料一作業(yè)答案2009級(jí)熱能與動(dòng)力工程專業(yè)適用 #2011-9-29則材料的導(dǎo)溫系數(shù)0=2.278x10-7巧丫，由此可求材料的導(dǎo)熱系數(shù)2=0503%。注：ierfc(x)值見P