传热学张靖周答案.docx
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传热学张靖周答案
传热学张靖周答案
【篇一：
传热学答案+第五版+章熙民（完整版）】
溶化所需热量主要是由以下途径得到：
q?
——与地面的导热量qf——与空气的对流换热热量
注：
若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。
6．夏季：
在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热
量，最终的总失热量减少。
（t外?
t内）
冬季：
在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失
去部分热量，最终的总失热量增加。
（t外?
t内）。
挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。
7．热对流不等于对流换热，对流换热=热对流+热传导
热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式8．门窗、墙壁、楼板等等。
以热传导和热对流的方式。
9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐
射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。
当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。
10．r?
t?
?
?
r?
a
?
r?
tr?
?
1a
?
112
?
8.33?
10
?
2
m
?
2
11．q?
?
t?
?
const?
直线
?
?
const而为?
?
?
时?
曲线（t）
?
q
12.r?
r?
r?
r?
tf?
?
i
1
3
1
首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。
（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响?
a的大小。
）
13．已知：
?
?
360mm、?
?
0.61w
（m?
k）
2
tf?
18℃h1?
87w
1
（m?
k）
2
tf?
?
10℃h2?
124w
2
（m?
k）
墙高2.8m，宽3m
求：
q、tw、tw、?
1
2
解：
q?
?
t1h1
?
?
?
?
1h2
＝
18?
（?
10）187
?
0.360.61
?
1124
?
45.92w
m
2
q?
h1（tf?
tw）?
tw?
tf?
1
1
qh1q
11
?
18?
37.5487
?
17.57℃
q?
h2（t
w2
?
tf）?
tw2?
tf2?
2
h2
?
?
10?
37.54124
?
?
9.7℃
?
?
q?
a?
45.92?
2.8?
3?
385.73w
14.已知：
h?
3m、?
?
0.2m、l?
2m、?
?
45w求：
r?
t、r?
、q、?
解：
r?
t?
r?
t?
q?
?
?
（m?
k）
tw?
150℃、tw?
285℃
1
2
?
?
a?
hl
?
0.2
?
0.245?
3?
2
?
3
?
7.407?
10m
2
?
4
k
?
?
45
?
4.444?
10
?
k
w
?
tr?
?
tr?
t
?
285?
1504.444?
10
?
3
?
10
?
3
?
30.4kw
m
2
?
?
?
285?
1507.407?
10
?
4
?
10
?
3
?
182.3kw
15．已知：
di?
50mm、l?
2.5m、tf?
85℃、h?
73w
（m?
k）
2
、q?
5110w
m
2
求：
tw、?
i
q?
h?
t?
h（tw?
tf）
i
?
twi?
tf?
qh
?
155℃
?
85?
511073
?
?
aq?
?
dilq?
0.05?
?
2.5?
5110?
2006.7w16.已知:
tw?
50℃、tw?
20℃、c1.2?
3.96w
1
2
（m?
k）
24
、
t
w1
?
200℃求：
q1.2、q
1.2、?
q1.2
273?
204?
?
273?
504
（）?
（）?
139.2w2?
?
m100100?
?
解：
q1.2?
c1.2
tw4?
?
tw14
）?
（2）?
?
3.96?
?
（
100?
?
100
q
1.2
?
c1.2
?
twtw4?
412
（）?
（）?
?
3.96?
?
100100?
?
?
?
1.2
273?
204?
?
273?
2004
（）?
（）?
1690.3w2?
?
m100100?
?
?
q1.2?
q
?
q1.2?
1690.3?
139.2?
1551.1w
2
m
2
2
17．已知：
a?
24m、h1?
5000w
（m?
k）
2
2
、h2?
85w
（m?
k）
、t1?
45℃
（m?
k）
t2?
500℃、k?
h2?
85w
（m?
k）
、?
?
1mm、?
?
398w
求：
k、?
、?
解：
由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁
11h1
?
即：
k?
?
?
?
1h2
＝
1
15000
?
1?
10390
?
3
?
185
?
?
83.56w
（m?
k）
2
?
?
ka?
t?
83.56?
24?
（500?
45）?
10
k?
kk
?
912.5kw
若k?
h2?
?
1h1
1h2
?
100％?
85?
83.5683.56
?
1.72％
因为：
?
，
?
?
?
1h2
即：
水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。
第一章导热理论基础
思考题与习题（p24）答案：
2已知：
?
1?
0.62w
求：
r?
、r解：
r
（m?
k）
、?
2?
0.65w
（m?
k）
、?
3?
0.024w
（m?
k）
、?
4?
0.016w
（m?
k）
?
?
?
4?
2?
4
259?
2?
?
4?
2?
3m?
k?
?
?
?
?
10?
1.146?
0.620.650.016?
?
?
?
?
1?
2?
1
?
2
?
2
?
r
?
?
?
2
?
2
?
?
3?
36?
2?
5?
2
?
?
?
?
?
0.265m?
k/w?
0.650.024?
由计算可知，双low-e膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双low-e膜双真空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。
5．
2
6．已知：
?
?
50mm、t?
a?
bx、a?
200℃、b?
?
2000℃/m、?
?
45w
2
（m?
k）
?
求：
（1）q解：
（1）q
x?
0
、q
x?
6
（2）qv
?
?
?
2bx
x?
0
x?
0
?
?
?
dtdx
x?
0
?
0
q
x?
?
?
?
?
dtdx
?
x?
?
?
?
?
2bx
x?
?
?
?
45?
2?
（?
2000）?
50?
10
?
3
3
?
9?
10w
m
2
（2）由
dtdx
2
2
?
qv
?
?
?
0qv?
?
?
dtdx
2
2
3
?
?
?
2b?
?
45?
（?
2000）?
2?
180?
10w
m
3
9．取如图所示球坐标，其为无内热源一维非稳态导热故有：
?
t?
?
?
ar
2
?
?
2?
t?
?
r?
?
r?
?
r?
?
?
0,t?
t0r?
0,
?
t?
r
?
0?
t?
r
?
h（t?
tf）
r?
r,?
?
10．解：
建立如图坐标，在x=x位置取dx长度微元体，根据能量守恒有：
qx?
dx?
q?
?
qx
（1）
qx?
?
?
?
dtdx
qx?
dx?
?
?
?
4
ddx
（t?
dtdx
?
dx）
q?
?
ea?
?
eba?
?
?
bt（udx）
代入式
（1），合并整理得：
dtdx
22
?
?
?
bu?
f
t
4
?
0
该问题数学描写为：
dtdx
22
?
?
?
bu?
f
t
4
?
0
x?
0,t?
t0
x?
l,
dtdx
x?
l
?
0（假设的）
?
?
f
dtdx
x?
l
?
?
?
btef（真实的）
4
第二章稳态导热
思考题与习题（p51-53）答案3.解：
（1）温度分布为t?
tw1?
tw1?
tw2
x（设tw1?
tw2）
?
其与平壁的材料无关的根本原因在?
?
coust（即常物性假设），否则t与平壁的材料有关
（2）由q?
?
?
dd
r
（r
2
dtdx
知，q与平壁的材料即物性有关
dtdr
）?
0
5.解：
r?
r1,t?
tw1（设tw1?
tw2）r?
r2,t?
tw2
有：
q?
4?
?
1r1
?
1r2
（tw1?
tw2）
r?
f?
r2?
r14?
?
r2r1
【篇二：
传热学第五版答案】
与中国建筑工业出版社教材
——《传热学》配套
中原工学院
能环学院
2006.5.30
绪论
1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？
答：
冰雹融化所需热量主要由三种途径得到：
a、地面向冰雹导热所得热量；b、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量；c、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。
2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？
放到哪里去了？
到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？
答：
通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。
白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。
3.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。
就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？
填写在各箭头上。
答：
暖气片内的蒸汽或热水辐射对流换热导热辐射对流换热和对流换热和辐射对流换热辐射墙壁人体对流换热和电热暖气片：
电加热后的油辐射导热对流换热和辐射
辐射红外电热器：
红外电热元件电热暖机：
电加热器辐射墙壁辐射人体对流换热和辐射对流换热和辐射冷暖两用空调机（供热时）：
加热风对流换热和辐射人体
太阳照射：
阳光辐射
4．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？
答：
加热：
用炭火对锅进行加热——辐射换热
冷却：
烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热
凝固：
冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热
沸腾：
水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热
升华：
结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热
冷凝：
制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热
融熔：
冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热
5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？
冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？
答：
夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。
挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。
6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？
试以实例说明。
对流换热是否为基本传热方式？
答：
热对流和对流换热不是同一现象。
流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。
7.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？
并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界的？
什么情况下保温性能会变得很差？
答：
镀银减弱了水与内壁的辐射换热，而真空夹层阻止了空气与壁之间的对流换热，两层玻璃之间只有辐射换热，外层的镀银则减弱了外壁与外界之间的辐射作用。
如果真空中渗入空气，则保温性能将变得很差。
热水对流换热内壁辐射外壁对流换热
9.利用式（0-1）分析，在什么条件下图0-2中平壁内的温度呈直线关系变化？
什么条件下将呈曲线关系变化？
10.一燃气加热炉，炉子内壁为耐火砖，外壁为普通红砖，两种砖之间有的填充保温材料，而有的则为空气夹层，试分析这两种情况下由炉内到炉外环境的散热过程？
如果是空气夹层，空气层的厚度对炉壁的保温性能是否会有影响？
答：
中间为保温材料的过程：
两壁与外界环境之间为对流和辐射换热，两壁与保温材料之间均为导热；如果是空气夹层，则夹层中为对流换热，空气层的厚度与保温性能无关，因为对流换热与厚度无关。
第一章导热理论基础
1.按20℃时，铜、碳钢（1.5%c）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？
列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。
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/m30.021-0.062w/（m?
k）矿渣棉：
30℃207kg/m30.058w/（m?
k）
软泡沫塑料：
30℃41-162kg/m30.043-0.056w/（m?
k）
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。
4.
（1）qx?
0?
0,qx?
?
?
9?
103w/m2
（2）q?
?
1.8?
105w/m3
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
【篇三：
传热学作业参考答案】
采用0.1mpa的饱和水蒸气在—金属竖直薄壁上凝结，对置于壁面另一侧的物体进行加热处理。
已知竖壁与蒸汽接触的表面的平均壁温为70℃，壁高1.2m，宽300mm。
在此条件下，一被加热物体的平均温度可以在半小时内升高30℃，试确定这一物体的平均热容量（不考虑散热损失）。
解:
本题应注意热平衡过程，水蒸气的凝结放热量应等于被加热物体的吸热量。
p=0.1mpa=105pa,ts=100℃,r=2257.1kj/kg,tm=11（ts+tw）=（100+70）℃=85℃。
22
?
?
g?
r?
h?
1.13?
?
?
?
l（ts?
tw）?
rec?
4hl（ts?
tw）4?
5677?
30?
1.2?
=12821800?
r282.5?
10?
6?
2257?
103
流态为层流，假设层流正确
凝结换热量=物体吸热量
mcp?
?
?
?
61312?
30?
60?
?
3.68?
106j/℃?
t30
16．当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数增加10倍，沸腾温差应增加几倍?
如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍?
维持流体流动所消耗的功将增加多少倍?
设物性为常数。
解①由米洛耶夫公式：
{h1?
0.122?
t12.33p0.5
h2?
0.122?
t2.33
2p0.5
h2?
t?
（2）2.33?
10h1?
t1
所以?
t2?
.33?
2.69?
t1
即当h增大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。
②如为单相流体对流换热，由d-b公式可知h?
um，即0.8
0.80.8h1?
cum1，h2?
cum2
um20.8h2um2?
（）?
10故?
.8?
17.8h1um1um1
即h2为h1的10倍时，um2是um1的17.8倍。
③?
p?
fl?
umd2
?
由布拉修斯公式，f?
0.3164re
故?
p?
0.3164（）（?
0.3164（umd?
）?
l?
?
）um?
cum（c?
常数）dd2
u?
p2?
（m2）?
（17.8）?
154?
p1um1
即um2是um1的17.8倍时，压强增大了154倍。
耗功量n?
?
paum，故
n2?
154?
17.8?
2741n1
耗功量增大了2741倍。
因此，以增大流速来提高表面传热系数将使耗功率增大了若干倍，从而增大了换热器的运行成本。
第十章
解:
①温度为5800k时:
该玻璃对5800k黑体辐射的总投射率为：
0.87fb（0.3t?
2.7t）?
0.87?
（0.971?
0.0361）?
0.813
②温度为300k时:
该玻璃对300k黑体辐射的总投射率为：
0.87fb（0.3t?
2.7t）?
0.87?
1.5?
10?
1.305?
10
解:
表面温度为500℃时的发射率为：
?
5?
5?
5
?
?
?
20?
?
?
eb,?
d?
?
0?
eb,?
d?
6
2?
6?
0?
0.3eb,?
d?
?
?
0.7eb,?
d?
?
?
0.4eb,?
d?
?
0?
eb,?
d?
=0.3fb（0?
2t）?
0.7（fb（0?
6t）?
fb（0?
2t））?
0.4（1?
fb（0?
6t））
（1）
解：
由能量平衡得；
d?
?
i?
dacos?
d?
?
eb?
?
5.67?
10?
8?
12004
i?
?
?
（因为a1是漫射表面）?
?
da?
4?
10?
4m2
cos?
?
cos45?
12?
?
dcos45da?
d?
?
2?
2rr
1202?
?
?
（）?
cos45?
=0.452
d?
?
2.14?
10?
3w
第十一章
5．如图所示表面间的角系数可否表示为：
x3,（1?
2）?
x3,1?
x3,2,x（1?
2）,3?
x1,3?
x2,3?
如有错误，请予更正。
答：
分解性原理的基本形式为:
aixi,（j?
k）?
aixi,j?
aixi,k
利用互换性原理可改写为：
aixi,（j?
k）?
ajxj,i?
akxk,i
对于x3,（1?
2）?
x3,1?
x3,2，完整的书写形式为a3x3,（1?
2）?
a3x3,1?
a3x3,2,化简后则为x3,（1?
2）?
x3,1?
x3,2，故x3,（1?
2）?
x3,1?
x3,2正确。
对于x（1?
2）,3?
x1,3?
x2,3，根据分解性原理，正确的书写形式为：
a（1?
2）,3x（1?
2）,3?
a1x1,3?
a2x2,3，故x（1?
2）,3?
x1,3?
x2,3不正确。
6．有2块平行放置的平板的表面发射率均为0.8，温度分别为：
t1=527℃及t2＝27℃，板间距远小于板的宽度和高度。
试计算：
①板1的本身辐射；②对板l的投射辐射；③板1的反射辐射；④板1的有效辐射；⑤板2的有效辐射；⑥板1，2间的辐射换热量。
解：
①板1的本身辐射：
e1?
?
eb1?
0.8?
5.67?
10?
8?
（527?
273）4w/m2=18579w/m2
②对板1的投射辐射，即为板2的有效辐射j2。
为此，先求两板间的辐射换热量：
q1,2?
4（t14?
t24）eb1?
eb2?
?
1111?
?
1?
?
1?
1?
2?
1?
2
5.67?
10?
8?
（8004?
3004）=w/m211?
?
10.80.8
=15177w/m2因q1,2?
j2?
eb2,则：
1?
2
?
2
j2?
g1?
eb2?
（
=5.67?
10?
81?
b2?
1）q1,21?
1）?
15177w/m20.8
2?
3004?
（w/m?
3794w/m=459
=4253w/m
③板1的反射辐射：
?
g1?
j1?
e122
j1?
eb1?
（1
?
1?
1）q1,2
?
8004?
（1?
1）?
15177w/m20.8?
5.67?
10?
8
=19430w/m2
?
g1?
19430w/m2?
18579w/m2
w/m?
851
④板1的有效辐射:
j1＝19430w/m
⑤板2的有效辐射：
j2＝4253w/m
⑥板1，2间的辐射换热量:
q1,2?
15177w/m2222
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