《传热学》课后习题答案(第四版)

我在大学中学习的是建筑环境与设备工程专业,期间学习了传热学的课程,自己保存了一些课后习题的答案,分享给大家

第1章

1-3 解：电热器的加热功率： P

Q

cm t

4.18 103 103 1000 10 6 (43 15) 1950.6W 1.95kW

60

15分钟可节省的能量：

Q cm t 4.18 103 103 1000 10 6 15 (27 15) 752400J 752.4kJ

1-33 解：

A(tf1 tw2)3 6[2 ( 10)]

45.7W

1110.21 h1 h260.04460

如果取h2 30W/m2.K，则

A(tf1 tw2)3 6[2 ( 10)]

45.52W

1110.21 h1 h260.04430

即随室外风力减弱，散热量减小。但因墙的热阻主要在绝热层上，室外风力变化对散热量的影响不大。

第2章

2-4 解：按热平衡关系有：

tf1 tw21AB

h1 A B

h2(tw2 tf2)，得：

400 50

9.5(50 25)，由此得： B 0.0397m, A 0.0794m, B12B

500.10.06

1

(tw1 tw2) 0℃从附录5查得空气层的导热系数为 空气0.0244W/m K 2

2-9 解：由tm

双层时： s

A(tw1 tw2)

玻璃空气2 玻璃 空气

0.6 0.6 [20 ( 20)]

41.95W

0.0060.0082

0.780.0244

单层时： d

A(tw1 tw2)0.6 0.6 [20 ( 20)]

1872W

玻璃/ 玻璃0.006/0.78

d1872

44.6(倍) s41.95

两种情况下的热损失之比：

题2-15

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解：这是一个通过双层圆筒壁的稳态导热问题。由附录4可查得煤灰泡沫砖的最高允许温度为300℃。设矿渣棉与媒灰泡沫

砖交界面处的温度为tw，则有

(t1 t2)

（a） d3d211

ln ln2 1ld12 2ld2

2 1l(t1 tw)2 2l(tw t2)

（b）

d2d3lnlnd1d2

即:

0.11 (400 tw)0.12 (tw 50)

由此可解得：tw 167.4℃＜300℃

65110lnln2565

2

又由式（a）可知，在其他条件均不变的情况下，增加煤灰泡沫砖的厚度δ

由式（b）左边可知tw将会升高。

2-17 解：本题为通过圆筒壁的传热问题

对将使d3增大，从而损失将减小；又

l

tf1 tf2

[R]

导热

R对流1 R对流2

tf1 tf2

di 1111ln 2 dhAhAii1122

(1)换热表面洁净时：

1000 200

15211

ln

2 4240 0.052 100 0.04 5000

800

1.254 104W/m 4 4 49.942 10 612.135 10 15.916 10

（2）外壁结烟灰时：

l

1000 200

15215411

ln ln

2 42402 0.0852 0.054 100 0.04 5000

800

5855.9W/m9.942 10 4 750.821 10 4 589.463 10 4 15.916 10 4

（3）内壁结水垢时：

l

1000 200

14015211

ln ln 2 1362 4240 0.052 100 0.036 5000

800

9908W/m167.687 10 4 9.942 10 4 612.135 10 4 17.684 10 4

2-18 解：（1）材料A紧贴壁面时，每米长管道的总热阻为 (

l

R)1

ln

12 A

ln

dd2112501400

ln3 ln ln 3.053m K/W （2）材料d12 Bd22 0.061002 0.12250

B紧贴壁面时，每米长管道的总热阻为

( R)2

12 Bdd2112501400

ln3 ln ln 2.462m K/W 因内、外表面温差不d12 Ad22 0.121002 0.06250

变，故散热损失与热阻成反比：

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2R13.053

1.24(倍) 1R22.462

即：材料A(导热系数较小)紧贴壁面时，散热损失较小。对于平壁，这种影响不存在。

2-22 解：由于储液容器采取了良好的保温措施，保温层的热阻是整个散热过程的主要热阻，故暂时可忽略两侧的对流热阻，

按通过球壁的导热过程估算其散热量：

4 (t0 ti)4 1.8 10 4 [25 ( 195.6)] 0.46W

1111 rir00.150.18

液氮每天的蒸发量：m

2-36 解：q

0.459 6

2.30 10kg/s 0.199kg/d 3r199.6 10

t

， 0(1 bt)

将上面两式应用于x 0～0.01m之间，有

(100 60)100 60

] ，即10 40 0(1 80b) 20.01

将上面两式应用于x 0～0.02m之间，有

(100 40)100 40

1000 0[1 b] ，即20 60 0(1 70b)

20.021000 0[1 b

由上述两式联立，可解得：

0 0.9166W/m K,b 0.00909(1/K)

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2-63 解

L

S

t L

2 l

ln(1.08)

d

t

2 1.5

(80 25) 672.8W/m 1.0

ln(1.08 )

0.5

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3章

第

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3-33

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由附录5得a

c 1098440 377

3.43 10 5m2/s 又由已知条件可得： m 80 100 0.25，Fo a 3.43 10 5 600

2.06 020 100

R2 0.12

由附录16图1查得Bi 0.4，所以h

R

Bi

109

0.4 436W/m20.1

K

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3-60.解: 炉底为耐火材料, 故可近似地认为炉底外表面是绝热的, 故可看成是厚2 2 0.05m

的无限大平板两侧对称受热的非稳态导热问题.

1 4

2.0，由图3-8查得：w 0.80 Bih 40 0.05 m

即：

w1500 1600

0.80，tm 1600 100/0.80 1475℃ mtm 1600

m1475 1600 0.0794。由图3-7查得：Fo 6.10 025 1600

2

0.052

6.10 3050s 0.847h 即： Fo 6a5 10

第6章

6-7

4ab2ab

;

2(a b)a b2ab2ab

(2)de 2b;

a ba(1)de

4

(3)de

(D2 d2)

D d;nd2)]

D2 nd2

D nd

4 [

(4)de

(D d) 2