传热学作业学-作业

1、4-1：两块不同材料的平板组成如图4-73所示的大平板。两板的面积分别为A1和A2,热导率分别为!1和场。如果该大平板的两个表面分别维持在均匀温度t11解：取板A为研究对象，取如下图所示的坐标，在距其侧面x处，取一层厚dx的微元体，列傅利叶定律的表达式，即屯=-A1d111dx分离变量后积分，并注意到热流量Q1与x无关，得电丫dX二-人fdt。11A11x11t1-九dt即电=-Xi(t2-ti)A1，若设板厚为5，则Q=-Xi(t2-ti)A1。1孚dxx2-xi1151JTx11同理，板A2的导热量札=-型-ti)A2252故大于板的导热量©+札=_(t2-V(Ai+九2A2)1

2、2511224-2：有一厚度为20mm的平面墙，热导率为13W/(mK)。为使每平方米墙的热损失不超过150OW,在外面上覆盖了一层热导率为0.1W/(m.K)的保温材料。已知复合璧两侧的温度分别为750°C及55°C,试确定此时保温层的厚度。解：通过平璧和保温层的热流密度_(t1-12)q_515't+x2(750-55)_90.3520x10-35_2xl0-3+1.35+11.30.1已知热量损失即导热量二qA<1500，A=1m31tw4固有2x10-3+1.36t-t（P=w1w21./d、1/d、1,/d、ln（）+ln（）+InD2兀九d2兀九d

3、2兀九d112233（300-50）x2兀=ln017一ln016+ln039一ln02358.2=198.684W0.1350.093290.35-<1500,解得61>0.0448m,因此，保温层厚度至少为45mm。2-21：钢制热风管，内径为160mm,外径为170mm,热导率X1=58.2W/(m.K)o热风管外包有两层保温材料，内层厚62=30mm，热导率爲=0135W/(mK)；外层厚62=80mm，热导率人=0O932W/(mK)。热风管内表面温度爲=300°C,外层保温材料的外表面温度t4=50C。求热风管的热损失和各层间分界面的温度。w4解：由已知di=

4、160x10-3=0.16md2=0.17md3=d2+252=0-17+60X10_3=0-23md=d+26=0.23+160x10-3=0.39m433所以热风管的热损失，即热流量各层间分界面的温度tw2,tw3分别为，yj1A1"7t=t卜-1口（住）=300198.684x-ln（0.17）=299.967C2wi2兀九d2兀58.20.16110.23F)=妙1t二t©(1ln(d2)+ln(d3)二300-198.684x(-ln(0.17)+-w3w1十、2兀九d2兀九d2兀58.20.162兀0.13511224-7：现有一热电偶测量管道内高温气流的温度(

5、图4-76)。已知热电偶的读书为t=650°C,热电偶套管的基部温度t0=500°C,套管插入深度l=100mm,套管壁厚8=1mm,套管外径d=10mm,套管材料的热导率九=25W/(m-K)，套管外侧与气流的表面传热系数h=50W/(mK)。试求：气流的真实温度t和测量误差9j=?fl解：根据套管结构,认为它的顶端绝热,套管截面面积：50kx0.0125x2.826x10-5A=-(d2-d2)=-(0.012-(0.012-2x10-3)2)=2.826x10-5m247.14m-1ml二47.14x0.1二4.714m-1e4.714+e4.714ch4.714二-

6、二55.7532由过余温度0=0-mx+-2mHe-mx=0如XH)01+-2mH0ch(mH)t-t得t-1=匚1fch(ml)t-tch(ml)500-650x55.753气流的真实温度t=41=652.74Cf1-ch(ml)1-55.753测温误差02=t1-t=650-652.74=-2.74C4-10：设有一块厚度为28的金属板，初始温度为t0,突然将它置于温度为tf的流体中进行冷却。试针对下列两种情况，画出不同时刻金属板中及板表面附近流体的温度分布曲线：(1) 金属板导热热阻8/九1/h(表面换热热阻)：(2) 8/九1/h。解：4-39：平行放置的两块钢板，温度分别保持500°C和20°C,发射率均为0.8,钢板尺寸比两钢板间的距离大得多。求两板的辐射力、有效辐射、投入辐射以及它们之间的辐射换热量。解:E1=8GT14=8Ebi1,1Ae-eAe1,2AX1