传热学第2章稳态传导重点习题.pdf

第 2 章稳态传导重点习题 平板平板 2 2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成 各层的厚度 依次为 0 794mm 152mm 及 9 5mm 导热系数分别为 45 KmW 0 07 KmW 及 0 1 KmW 冷藏室的有效换热面积为 37 2 2 m 室内外 气温分别为 2 及 30 室内外壁面的表面传热系数可分别按 1 5 2 KmW 及 2 5 2 KmW 计算 为维持冷藏室温度恒定 试确定冷 藏室内的冷却排管每小时需带走的热量 解 解 由题意得 3 3 2 2 1 1 21 21 11 hh tt A 2 37 1 0 0095 0 07 0 152 0 45 000794 0 5 2 1 5 1 1 2 30 357 14W Q 357 14 3600 1285 6KJ 2 4 一烘箱的炉门由两种保温材料 A 及 B 组成 且 BA 2 见附图 已知 1 0KmW A 06 0KmW B 烘箱内空气温度 400 1 f t 内壁 面的总表面传热系数 50 1 KmWh 为安全起见 希望烘箱炉门的 外 表面温度不得高于 50 设可把炉门导热作为一维问题处理 试决 定所需保温材料的厚度 环境温度 2f t 25 外表面总传热系数 5 9 2 2 KmWh 解 热损失为 2211 1 ff B B A A fwf tthtth tt q 又 50 fw t BA 联立得 mm BA 039 0 078 0 圆筒体圆筒体 2 14 外径为 100mm 的蒸气管道 覆盖密度为 20 3 mkg 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 解 保温材料的平均温度为 t 225 2 50400 由附录 7 查得导热系数为 08475 0 0023 0 033 0 KmWt 21 2 1 2 lntt l d d 代入数据得到 2 d 0 314mm 所以 mm dd 107 2 12 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 11 KmW 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 解 由题意多层蒸气管总热流量 223121 21 ln ln 2 dddd ttl Z 代入数据得到 W Z 25 168 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 W dd ttl 33 72 ln 2 121 21 1 W dd ttl 29 358 ln 2 223 21 2 因为 z 21 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 16 一根直径为 3mm 的铜导线 每米长的电阻为 2 22 3 10 导线 外包有厚为 1mm 导热系数为 0 15 KmW 的绝缘层 限定绝缘层的最 高温度为 65 最低温度为 0 试确定在这种条件下导线中允许通 过的最大电流 解 根据题意有 W rr ttl qlQ8 119 5 1 5 2ln 06515 012 ln 2 2 12 21 RI 2 86 119 解得 AI36 232 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 06 KmW 另一种为 0 12 KmW 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 解 将导热系数小的材料紧贴壁管 19 19 2 2 7550 757550 ln 2 50 7550 ln 21 21 21 ttl ll tt 将导热系数大的材料紧贴壁管则 47 15 2 6 1ln5 2ln 2 21 12 21 ttlttl 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 2 2 1 1 21 tt q 由于 21 所以不存在此问题 肋片及扩展面肋片及扩展面 2 50 试计算下列两种情形下等厚度直肋的效率 铝肋 208 KmW h 284 2 KmW H 15 24mm 2 54mm 钢肋 5 41 KmW h 511 2 KmW H 15 24mm 2 54mm 解 1 因为 4