传热学第五章答案第五版文档格式.docx
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由于安装制造不好，试件与冷热表面之间平均存在着一层厚为?
0.1mm的空气隙。
设热表面温度t1?
180℃，冷表面温度t2?
30℃，空气隙的导热系数可分别按t1,t2查取。
试计算空气隙的存在给导热系数测定带来的误差。
通过空气隙的辐射换热可以略而不计。
2解：
查附表8得t1?
180℃，?
3.72?
10w/（m.k）;
2t2?
30℃，?
2.67?
无空气时t1?
f180?
30?
d2a?
4?
f
有空气隙时?
0.029315?
f?
34.32?
fa?
43.98?
得f
28.1%?
f所以相对误差为
圆筒体
2-14外径为100mm的蒸气管道，覆盖密度为20kg/m的超细玻璃棉毡保温。
已知蒸气管道外壁温度为400℃，希望保温层外表面温度不超过50℃。
且每米长管道上散热量小于163w，试确定所需的保温层厚度。
保温材料的平均温度为3
400?
50?
2252t=℃
0.08475w/（m.k）由附录7查得导热系数为?
0.033?
0.?
lnd12?
d2
代入数据得到d2＝0.314mm
所以?
d2?
d1?
107mm2
2-15外径为50mm的蒸气管道外，包覆有厚为40mm平均导热系数为0.11w/（m.k）的煤灰泡沫砖。
绝热层外表面温度为50℃，试检查矿棉渣与煤灰泡沫砖交界面处的温度是否超过允许值？
又。
增加煤灰泡沫砖的厚度对热损失及交界面处的温度有什么影响？
蒸气管道的表面温度取为400℃。
由题意多层蒸气管总热流量
z?
l?
lnd1d2/?
lnd3d2/?
2
w代入数据得到?
168.25
由附录知粉煤灰泡沫砖材料最高允许温度为300℃
由此设在300℃时
2?
72.33wlnd1d2/?
1
z12因为所以不会超过允许温度。
当增加煤灰泡沫砖的厚度会使热损失增加，从而边界面处温度下降。
2-18在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为
0.06w/（m.k），另一种为0.12w/（m.k），两种材料的厚度都取为75mm，试比较把导热系数小的材料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形是否存在？
假设在两种做法中，绝热层内外表面的总温差保持不变。
将导热系数小的材料紧贴壁管
将导热系数大的材料紧贴壁管则t1?
t22?
19.19?
75?
ln?
12?
2l
ln2.5ln1.615.47?
故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。
若为平壁，则平壁t1?
t212?
由于?
2所以不存在此问题。
2-51在温度为260℃的壁面上伸出一根纯铝的圆柱形肋片，直径d=25mm，高h=150mm。
该柱体表面受温度
算该柱体的对流散热量。
如果把柱体的长度增加一倍，其他条件不变，柱体的对流散热量是否也增加了一倍？
从充分利用金属的观点来看，是采用一个长的肋好还是采用两个长度为其一半的较短的肋好？
tf?
2w/（m.k）。
肋端绝热。
试计16℃的气流冷却，表面传热系数h=15
d2t?
02?
解：
dx?
s?
hp?
t?
acdxac又
所以得?
acq0mth?
mh?
代入数据查表得，?
40.1w
当其他条件不变时h?
2h,?
66.9w
由上述结果可知长度增加一倍而散热量没有增加一倍，因此从充分利用金属的观点，采用长度为其一半的较短的肋较好。
【篇二：
最新传热学及答案】
、名词解释（共10分，每小题2分）
1、，式中式物体的导热系数，和分别为物体的密度和定压比热容。
是材料传播温度变化能力大小的指标。
（2分）
2、对流指由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。
（2分）3、实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值称为实际物体的发射率。
（2分）4、表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数。
5、肋效率=（2分）
6、单位时间、单位可见辐射面积、单位立体角内的辐射能量称为定向辐射强度。
二、简答题（共18分，每小题3分）
1、导热问题常见的三类边界条件（文字叙述或用数学式表达）。
答：
第一类边界条件,已知任何时刻物体边界面的温度值；
稳态，常量；
非稳态，（1分）
第二类边界条件，规定了边界上的热流密度值；
第三类边界条件，规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数及周围流体温度。
稳态，和为常数；
非稳态，和可为时间的函数。
（1分）
2、用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。
通过肋壁计算式可知减小测试误差即减小肋顶端过余温度，，由此可采取以下措施减小测试误差。
选用导热系数更小的材料做套管；
（0.5分）尽量增加套管高度，并减小壁厚；
（1分）强化流体与套管间的换热；
（1分）在储气筒外包以保温材料。
（0.5分）
3、强化膜状凝结换热的基本原则及实现方法是什么？
基本原则：
尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度；
实现方法：
包括用各种带有尖锋的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。
4、写出两个同类现象相似的条件。
单值性条件相似，同名已定准则相等。
（3分）
5、，固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；
1分
，壁面上流体的无量纲温度梯度；
两者不同之处在于：
里面的
为固体导热系数，
里面的为流体导热系数。
6、实际物体发射率的定义
实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值称为实际物体的发射率，三、计算题（共50分）
。
1、某房间墙壁（从外到内）由一层厚度为是多少？
已知砖的导热系数
的砖层和一层厚度为，灰泥的导热系数
的灰泥构成。
冬季外壁面温度为
（共12分，每小题6分）
℃，内壁面温度为18℃时。
求①通过该墙体的热流密度是多少？
②两层材料接触面的温度
令砖层为1层，灰泥层为2层。
外壁面为1，内壁面为2，中间接触面为3。
（6分）
（5分）
℃（1分）
2、热电偶的热接点近似认为是直径0.5的球形，热电偶材料的，，
热电偶初始温度为25℃，突然将其放入120℃的气流中，热电偶表面与气流间对流换热表面传热系数
多少？
②这时热电偶的指示温度为多少？
，试求①热电偶的过余温度达到初始过余温度的1℅时所需的时间为
可以采用集总参数法。
（4分）
（4分）
（2分）
（1分）
3、一大车间中放有一横置管道，长为5m，直径为119mm，表面温度为127℃，发射率（黑度）为0.6，房间墙壁温度为27℃，求其辐射换热量是多少？
（共12分）
此题可以看成一小物体（横置管道）放在一大空间内（大车间）的两灰表面之间的辐射换热问题。
（3分）
4、为研究一换热设备的换热情况,采用一个缩小成原设备1/10的模型来研究,已知原设备空气流速为1m/s,热条件不变,模型中流体仍是空气,求模型中空气流速是多少才能保证模型与原设备的换热现象相似。
（共12分）解：
两现象相似，则同名已定准则数相等。
因温度条件都没变，且流体都是空气，则pr数肯定相等。
由re相等得
:
（8分）
又
,所以
求：
1、管内对流换热的表面传热系数。
（7分）2、管外的对流换热的表面传热系数。
（7分）3、每m蒸汽管道的总热阻及总传热系数。
（4分）4、每小时每米蒸汽管道的散热量。
、管内流动的准则关联式（1分）
2、管外的对流换热表面传热系数
管外自然对流准则关联式
定性温度为管外流体温度10℃
【篇三：
高等传热第五章习题答案】
面矩形直肋关于中线是对称的，在对称面上为绝热边界条件，所以这里只研究其关于中心位置对称的一部分的温度场情况。
其图形如下图所示：
各个边界条
用有限差分法求解肋片中的二维稳态温度场
1.将区域离散化，把原来在空间上连续的物理量的场，转化为有限个离散的网格单元节点。
沿x方向和沿y方向分别按间距?
x和?
y，?
y相等，将x轴方向等划分为40段线段，y方向等划分为20段线段，将用一系列与坐标轴平行的网格线，把求解区域分割成许多小的矩形网格。
网格线的交点成为节点每个节点，每个节点可以看作是以它为中心的一个区域的代表。
绝热
……
（21）
2.建立离散方程，
41
区域内的所有点，包括内节点?
i,j?
都应满足以上的方程。
把内节点，即i?
2……n?
1，
j?
2……m?
1处的二阶偏导数用对应的差商来近似，?
2tti,j?
2ti,j?
ti,j?
2tti?
1,j?
2ti,?
jt?
，?
y2?
x2?
x2则有：
i1,j
1
ti?
4
边界上的点：
当i?
1，j?
2……n-1时，为了使个节点的精度能够平衡，可以利用虚节点的概念对此边界节点进行处理，，则节点?
可以按照内节点处理，得到：
ti,j?
t1,j?
t1,j?
2t2,j?
4
当i?
1时，
t
i,j
t1,2?
t2,1?
2……n-1，j?
1时，节点的处理也可以引进虚节点的概念，看成是内节点，则有：
ti,1?
1,1?
2ti,2?
当i?
n，j?
1……m，根据边界条件则有：
t0
当j?
m，i?
2……n-1，根据边界条件则有：
所以可以假想上部有一个虚节点ti,m?
1，则有：
ti,m?
ti,m?
y
h?
tf?
，但其精度低，
将?
ti?
1,m?
2h?
，得到：
t
f
1将其带入上式，可
以得到：
2ti,m?
y?
m,i?
1时，假想两个虚节点t0,m和t1,m?
1则有：
t1,m?
t2,m?
t0,m?
将式子t0,m?
t2,m
t1m,?
1m,
1m带入上式可以得到：
1
h?
t1,m?
温度的无量纲化：
令?
t?
tft0?
tf
，其中令tf?
0,t0?
1。
bi?
，y?
节点方程如下：
1时，?
i?
2……n-1时，?
2,j?
1,2?
2,1?
1时，?
i,1?
i,2?
1……m，?
2……n-1，?
i,m?
1当j?
2,m?
13.热量的计算：
第一种思路：
传导的热量为根部的导入的全部的热量。
用一阶朝后差分代替一阶导数，截断误差为o?
x?
2biy?
biy?
t0?
tn,m?
ym?
1t0?
tn?
1,jt?
则有：
q1?
0n,1
x2j?
x2
单位长度的换热量为：
ql,1?
q1h
第二种思路：
导入的热量在边界上全部传到出去。
xn?
q2?
t0?
x
22i?
ql,2?
q2h将两者的平均换热量ql?
ql,2热量的无量纲化：
2作为作为单位管长的换热量。
xq（n?
1）?
，bi?
，x?
l?
h（m?
yhh（t0?
tf）
1llm?
（2?
n,m?
n,1）?
（1?
n?
1,j）
2bibij?
1,mn?
i?
4.温度场的求解：
此问题的求解为线性方程组的求解问题，采用简单的同步迭代法进行求解。
实现步骤：
1）给定初值
1）进行迭代计算，在计算机程序里默认的都是高斯-塞得而迭代，即计算出来的新的数值，
可以在计算写一个温度的时候使用。
2）精度比较，将本次计算的数值与下一次计算的数值比较，当差值的绝对值小于设定的误
差时，即停止迭代
3）输出迭代次数和计算的温度值
4）绘出温度场本题中笔者采用的是matlab程序运算求得的温度场，当bi数为1时，l=0.5
时。
见下图：
当bi=0.001，l=0.01时，绘制的温度场如下图所示：
可以看出当肋片很薄很长，即厚度与长度的比值很小的时候，bi数很小的时候当x一定的时候，在y方向上温度几乎是不变化的，所以完全可以把钢板内的温度当成一唯来处理。
一般当bi=0.05的时候可以认为这种分析的结果误差不超过1%。
5-2
1）数学描述为：
2t
0,0?
0,t?
to0?
t?
0?
x?
tx?
0x?
2）求解区域离散化
2
（1）对?
at
，
ttp?
1p
对p时刻采用朝前差分：
p时刻对时间的偏导数近似为，i?
对坐标x的二阶偏导数用p时刻的中心差分近似为，?
2ttppp
2ti?
所以：
tp?
tpppp
iiti?
2t?
1i?
2
，整理得内节点的朝前差分行式的节点方程为：
tp?
tppp
ii?
2f?
ti
其中，f?
a?
（0.1）
（0.2）
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