西安建筑科技大学《传热学》第五版复习资料----课后重点习题答案.pdf

西安建筑科技大学 2013传热复习资料-课后重点习题答案 西安建筑科技大学传热学第五版复习资料-课后重点习题答案 （郭亚军老师课后习题） 绪论绪论 思考题与习题（）答案：思考题与习题（）答案： 8 9 p 1 冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到：冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： q 与地面的导热量与地面的导热量 q f 与空气的对流换热热量与空气的对流换热热量 6夏季：在维，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。 （） 冬季：另一方与 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。 （） 夏季：在维，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。 （） 冬季：另一方与 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。 （） 9，但夹层，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。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。 注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。 持持 20的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量0的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量 tt 外内 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，面又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，面又 tt 外内 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。 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 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。 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 当真空被当真空被1、换热，破坏掉后， 、换热，破坏掉后，2 两侧将存在对流使其保温性能变得很差。两侧将存在对流使其保温性能变得很差。 15已知：、已知：、50 i dmm2.5lm85 f t、 2 73 () w h mk 、 2 5110wq m 求：、 求：、 i w t () i wf qh th tt i wf q tt h 5110 85155 73 1 西安建筑科技大学 2013传热复习资料-课后重点习题答案 0.052.5 51102006.7 i aqd lqw 17已知：、已知：、 2 24am 2 1 5000 () w h mk 、 2 2 85 () w h mk 、 、 1 45t 、 、 2 500t 2 2 85 () w kh mk 、1mm、398 () w m k 求： 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 即： 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 即： 12 1 11 k hh 3 1 83.56 11 101 500039085 2 () w mk 3 83.56 24 (50045) 10912.5ka tkw 若 若 k 2 h 100 kk k 8583.56 1.72 83.56 因为： 因为： 12 11 hh ?， 2 1 h ? 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。 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第一章导热理论基础 6已知：已知：50mm、 2 tabx200a 、2000b /m/m 2 2、 、45 () w m k 求： （1） 求： （1） 0x q 、 6x q （2） （2） v q ? 解： （1） 解： （1） 00 0 20 xx x dt qb dx x 33 2 245 2 ( 2000) 50 109 10 xx x dt w qbx m dx （2）由 （2）由 2 2 0 v qd t dx ? 2 3 3 2 245 ( 2000) 2180 10 v d t w qb m dx ? 2 西安建筑科技大学 2013传热复习资料-课后重点习题答案 第二章稳态导热第二章稳态导热 12 240,20mmmm9.已知：9.已知：， 12 /(),0.58/wm kwm0.7()k 1 32 0.06/(),0.2wm k qq 求：求： 3 解：解： 设两种情况下的内外面墙壁温度设两种情况下的内外面墙壁温度t保持不变，保持不变， 且且t 2 2 13 13 1 2 12ww t和 21ww t 由题意知：由题意知： 12 1 12 12 ww tt q 12 2 312 123 ww tt q tw1 q tw2 1 1 1 2 2 tw1tw2 q1 1 1 2 2 3 3 再由：再由： qq，有，有 21 0.2 1212 3112 12123 0.2 wwww tttt 2 得：得： 12 33 12 24020 4()4 0.06 ()90.6 0.70.58 mm 10.已知：已知：t， 1 450 w 2 0.0940.000125 ,50 w t t，。求：，。求： 2 340/qwm 解：解： 4 12 ,0.094 1.25 10 2 ww ttt qm m 4 121 0.094 1.25 10 2 wwww ttttt m qq 2 4 4505045050 0.094 1.25 100.1474 2340 m 即有即有 2 340/147.4qwmm时有m 3 西安建筑科技大学 2013传热复习资料-课后重点习题答案 16.已知：已知： 121 160,170,58/()dmm dmmwm k 22 30,0.093/()mmwm k， 331 40,0.17/(),300 w mmwm k t， 4 50 w t 求：1） 求：1） 12 , 3 rrr ; 2) : 3) . l q 23 , ww tt 解：解： tw1 1 1 2 3 2 3 tw4 1） 4 2 1 11 11170 lnln1.664 10 ()/ 2258160 d rm kw d 22 2 22 21117060 lnln0.517()/ 220.093170 d rm kw d 223 3 322 22111706080 lnln0.279()/ 2220.1717060 d rm kw d 2 13 rrr ? 2) 23 30050 314.1/ 0.5170.279 l i tt qw rrr m 3）由）由 1 1 ww l tt 2 r q 得得 tt 4 211 300314.1 1.664 10299.95 wwl q r 同理： 同理： tt 343 50314.1 0.279137.63 wwl q r 4 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 11.已知：已知： 11 120,0.8/()mmwm k 22 50,0.12/()mmwm k， 33 250,0.6/()mmwm k 求：求： 3 ? 解：解： 212 312 31 123 13 , wwww tttt qq 1 由题意知：由题意知： qq 即有：即有： 2121 312 31 123 13 wwww tttt 2 2 13 13 tw1tw2 3 3 1 1tw1 tw2 3 332 2 0.6 25050500 0.12 mm 18.已知：已知：1,dmm 3 2.22 10/, l rm 0.15/()wm k ， 1max 65 w t 2 40 w t0.5,mm 求： 求： max i 解：解： 2 1max2 max 12 ln 2 ww ll tt qir d d 1 1 2 2 1max2 max3 6540 123.7( ) 2 2.22 1012 0.5 ln ln 2 20.151 ww l tt ia rd d 5 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 28.已知：已知： 12 77,140,4,25,50/()dmm dmmmm pmmwm k ， 2 0 60/(),320hwmk t75 f t。求：。求： l q 解：解： 21 1 ()31.5 2 ldd； 33.5 2 c ll ； 21 72 cc rrl 33 21 ()4 10(7238.5) 101.34 10 c 42 frrm p 1 1 33 2 2 3 22 4 22 60 33.5 100.821 50 1.34 10 c h l f 2 1 72 2.15 33.5 c r r 查图得：查图得： 0.78 f 每片肋片的散热量为每片肋片的散热量为 1 q 100 () fff qqhf tt 22 210 2 ()() cf rrh tt f 2 226 2 (7238.5 ) 100.78 60 (32075)266.7w 每米肋片管的散热量为：每米肋片管的散热量为： 1 (1) l qnqnq 1000 141 25 n 片/米 41 266.740 1.4811kw 为两肋片间的表面的散热量为两肋片间的表面的散热量 2 q 210 () f qd p tt 33 77 1025 10(32075)1.48w 6 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 27.已知：已知：3,16mm lmm 2 (1)140/(),80/()wm k hwmk 2 (2)40/(),125/()wm k hwmk 求：求： f 解： （解： （1） 3 3 222 80 16 100.312 140 3 10 huh lh mllll al ()(0.312) 0.97 0.312 f th mlth ml （2） 3 3 222 125 16 100.73 40 3 10 huh lh mllll al ()(0.73) 0.853 0.73 f th mlth ml 31.已知：，已知：， 1 165,90 w dmm t 2 1.5 ,1.05/(),6 w hmwm k t 2 20/()hwmk h d tw1 tw2 求：求： l q 解：解： ,3lr hr 2 2 ln() l s h r 2 2 ln() l qst qt h ll r 21.05 (906)154.2/ 2 1.5 ln 0.165/ 2 wm 7 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 第五章第五章 18.已知：已知： s m u10 、80 f t30 w t、ml8 . 0、 、 5 105re c mb1 求：、求：、 c x、 、 q 解：解：55)( 2 1 wfm ttt 按 查 表 得 ： 按 查 表 得 ：55 m t s m v 2 5 10846. 1 、697. 0pr )( 10865. 2 2 km w 由 由 m u v x v xu c c c c 923. 0 10 10864. 1105re re 55 c xl 全板长均为层流全板长均为层流 3 1 2 1 prre664. 02 ll l )( 9 .13 697. 0 10846. 1 8 . 010 8 . 0 10865. 2 664. 0 2 3 1 2 1 5 2 km w ）（ wtfq556)3080(8 . 019 .13 8 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 第六章第六章 单相流体对流换热及准则关联式单相流体对流换热及准则关联式 17.已知：已知： 12 12.6,1.8/ ,80,28,34, /20 mwff dmm um s tc tc tc l d 求：求： 解：解： 8028 1.132 8034 t t 12 1 ()31 2 fff tttc 按查表得：按查表得： 31 f t c f 72 0.62/(),7.9 10/ ,pr5.31 ff wm kms 3 44 7 1.8 12.6 10 re2.87 101 10 7.9 10 m f f u d 管内流动处于旺盛紊流 （1）按迪图斯-贝尔特公式计算 管内流动处于旺盛紊流 （1）按迪图斯-贝尔特公式计算 0.80.4 0.023repr, /10 fffwf nuttl d 40.80.42 3 0.62 0.023 (2.87 10 )(5.31)8130/() 12.6 10 f f nuwmk d （2）按西得）按西得-塔特公式计算：塔特公式计算： 0.14 1 0.8 3 0.027repr f fff w nu 0.14 4 1 40.8 3 34 0.627.87 10 0.027 (2.87 10 )(5.31) 12.6 103.55 10 f f nu d 2 9545/()wmk 9 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 18.已知：已知： 52 12 250,160,240,1/ ,3.84 10/ wffm tc tc tc um s qw m 求：求： ,d l 解：解： 由知：由知：qcoust 12 1 ()200 2 fff ttt c 按按 f t查表得：查表得： 6242 0.158 10/ ,1.36 10/,pr0.93 ff msn s m f 2 24 66.3 10/(),1.09 10/ fw wm kn s m 假设管内流动为紊流，假设管内流动为紊流，re m f f u d 而而 ( wf qtt) () wf q tt 另：另： 0.14 1 0.8 3 0.027repr f fff w nu 0.14 1 0.8 3 0.027repr ff ff w d 得：得： 5 0.8 0.14 13 0.027pr() ff m fw fw u dt q f t 5 0.14 0.8 4 13 645 11.36 100.663 0.0270.93(250200) 0.158 101.09 103.84 10 0.114m 而：而： 5 6 0.114 1 re7.2 1010 0.158 10 mi f f u d 4 原假设成立原假设成立 再由：再由： 21 () fff qdlqgcptt 2 4 fm gdu 得：得： 3 21 5 () 0.114 863 4.505 10(240 160) 23.1 44 3.84 10 iffff dcptt lm q 且有：，满足且有：，满足/23.1/0.11410l d f nu计算关联式的要求。计算关联式的要求。 10 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 27.已知：已知： 12 12,16,400,2.4/ ,73.1,96 mfw dmm dmm lmm um s tc t c 求：求： 解：按查表得：解：按查表得： 73.1 f t c f 62 0.67/(),0.3995 10/ ,pr2.445 ff wm kms 而：而： 22 21 21 21 4 4 44 () e dd f dd udd dmm 3 44 6 4 102.4 re2.4 1010 0.3995 10 me f f u d 故可有：故可有： 0.80.4 0.023repr f ff e d 40.80.42 0.67 0.023(2.4 10 )(2.445)8897.2/() 0.004 wmk 35.已知：已知： 12 max 5,4.87/ ,20.2,25.2,1.25,19 fw ss pum s tc tcdm dd m 求：求： 解：按查表得：解：按查表得： 20.2 f t c w 622 1.002 10/ ,59.94 10/(),pr6.99,pr6.14 fff mswm k 有：有： 4 max 6 4.87 0.019 re9.23 10 1.002 10 f f ud 查表有：查表有：0.92 z 0.250.2 0.60.36 1 2 pr 0.35repr pr f fff w s nu s z 0.250.2 0.60.362 1 2 pr 0.35repr21.1/() pr ff ffz w s wmk ds 11 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 42.已知：已知： 0.3 ,450,30 wf dm tc t c 求：求： l q 解：按解：按 1 ()240 2 mfw ttt c m 查表得：查表得： 62 39.86 10/ ,0.0414/(),pr0.681 mm mswm k 故有：故有： 3 7 2 prpr9.3 10 m m m gtd gr 查表得：查表得： 1 0.125, 3 cn 13 0.125(pr) m m gr d 13 ()0.125 (pr)()3094/ lwfmmwf qd ttgrttwm 43.同同 42 题的解法。题的解法。 解：解： 1 ()59 2 mfw ttt c m 262 2.893 10/(),18.87 10/ ,pr0.696 mm wm kms 3 1 1 3.01 10 m k t 故有：故有： 3 7 2 prpr2 10 m m m m gtd gr 查表得：查表得： 1 0.125, 3 cn 13 0.125(pr) mm nugr 13 ()0.125 (pr)()252.9/ lwfmmwf qd ttgrttwm 无无 51、53 答案、无第七章答案答案、无第七章答案 12 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 第八章第八章 热辐射的基本定律热辐射的基本定律 3.略（可见光与红外线的波长不同） 5.对于一般物体，在热平衡条件下，根据基尔霍夫定律有： 3.略（可见光与红外线的波长不同） 5.对于一般物体，在热平衡条件下，根据基尔霍夫定律有： ( , ) ( , ) b et et ，即：，即： ( , )( , ) b etet (如右图） 10.已知： (如右图） 10.已知： 12 2000,0.380.76,5762tkm t eb m e 1.812 eb e k? 求： 求： 1212 12 , bb ff 解： 解： 1 1 2 1 0.38 2000760 0.76 20001520 tm tm k k 查表得： 查表得： 12 11 00 0,0.0149 bb ff 即： 即： 1221 111 00 0.0149 bbb fff 再： 再： 1 2 22 0.38 57622190 0.76 56724379 tm tm k k k 查表得： 查表得： 12 22 00 0.0991,0.5454 bb ff 即： 即： 1221 222 00 0.4463 bbb fff 12.已知：已知： 1212 0.42.5,0.95,5762,27350mtk t? k k 求： 求： 1212 12 ,ff 解： 解： 1 1 2 1 0.4 57622304.8 2.5 576214405 tm tm 查表得： 查表得： 12 11 00 0.1206,0.9654 bb ff 121221 1111 00 ()0.950.96540.12060.803 bbb ffff 再： 再： 1 2 22 0.4 323129.2 2.5 323807.5 tm tm k k 查表得：查表得： 12 22 00 0,0 bb ff 1212 22 0 b ff 13 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 第九章：辐射换热计算第九章：辐射换热计算 5.已知：、已知：、1000 1 t500 2 t700 2 t8 . 0 1 、5 . 0 2 、 、 1 21 、 z 求：、 求：、 21、 q 、 21 q 、 21 q 3 2 1 解： 解： 21、 q 21 bb ee 4241 ) 100 () 100 ( tt cb 2 44 7 .128) 1000 500273 () 100 1000273 (67. 5 m kw 同理： 同理： 、21 q 2 44 1 .98) 100 700273 () 1000 1000273 (67. 5 m kw 再： 再：q 、21 2 .57 1 5 . 0 1 8 . 0 1 7 .128 1 11 1 11 21 21 21 21 、 q ee bb 2 m kw 无第无第 14 题题 15.已知：，已知：，mmd100100 1 w t27 2 w t，85. 0 1 求： 求： l q 解：,解：,1 2, 1 z1 2 1 f f ,有：,有： 1 s )( 21 1bbl eed l q q m w 201) 100 27327 () 100 273100 (1 . 067. 5 44 14 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 22.已知：已知：25004. 04 . 0 1321 t，40 2 t 求：求： 3 2, 12, 1 ,tqq 无遮热板时：无遮热板时： 1, 2, 121 zff 1 11 21 2, 1 21 bb ee q （结果略）（结果略） 1 2 有遮热板时：有遮热板时： 1 11 21 3 , 1 31 a bb a ee q 1 11 23 2,3 23 bb b ee q b 2133 , ba tt 即：即： ba bb ee 33 1 2 a b 3 而而 即：即： 2,33 , 1ba qq )( 2 1 1 11 1 11 213 2331 2321 bbb bbbb eee eeee ba 即：即： 4 1 4 2 4 13 2 1 ttt （结果略）（结果略） 再再 即：即： 2,33 , 1 2, 1ba qqq 1 11 31 2, 1 31 bb ee q （结果略）（结果略） 15 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 第十章 传热和换热器 第十章 传热和换热器 8.已知： 8.已知：40,87. 0,4,46 2 w tmhmf16, f t 求： 求： q q q q q cr , 解： 解：kw fzff ee q bb r 12. 2 111 22, 111 21 2 1 z 1,2 =1 )( 1fwc ttfq 而：按 而：按28)( 2 1 fwm ttt 查表有： 查表有： )( 1064. 2,712. 0pr,1016, 1 1031. 3 2 2 63 km w s m k mmmm 11 2 3 1039. 1prpr)( m m m m thg gr 查表知： 查表知： 3 1 , 1 . 0nc c h m )( 42. 3pr)( 2 km w gr n m kwttfq fwc 31. 1)( kwqqq cr 43. 3 8 .61 q qr ，2 .38 q qc 无第 无第 11 题题 16 西安建筑科技大学2013传热复习资料-课后重点习题答案 13.已知：， 已知：， 300 1 t180 1 t20 2 t150 2 t 求： 求：顺 顺 、逆 逆 、交 交