(完整word版)传热学答案+第五版+章熙民(完整版)

1、绪论6Q 与地面的导热量1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到: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20c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外国）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外国）。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

2、、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。RR t112210 . Rt - 8.33 10 mARA12const 直线const而为（t）时 曲线12. R Ri1R3 Rotf1q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

3、影响，影响 a的大小。）13.已知:360mm、0.61?K)tf118 cAm2?K)10 ch212m2?K)墙段j 2.8m ,宽3m解：q求：q、11h1h2hi(tf1tw1 )£TIh2(t、W2tf2)14.已知:45.923m、求:Rt、R解：RtA HLRtRt15.已知:di181 I87tw1tw22.80.36 两10)145.922124t f20.2m、4502 4.444 45285 1504.444 10 3285 1507.407 10 4h1h218385.73W2m、阻 17.57 C 871037.54 八)9.7 C12445?K) tw11

4、50C、tw2285 c0.23 27.40710410310 350mm、l 2.5m、2103m30.42182.3KWtf 85c、h 73% 2、q 511(m ?K)2求：twth(twtf)Aqtwtf85qh 511073155 c4dilq0.052.5 5110 2006.7W16.已知：tw 50 C、tw2 20 c、c12 3.96吆 2 J、12(m ?K )t w1200 c 求：q2、q1.2、q1.2解:q.2* (Q (24100，3.96(273 50100)4(273 20100)4139.2q1.2c1.2t w1100)4(J100273 200 43

5、.96()(100273 20100)41690.3Wm217.即:q1.2已知:求:因为:q*q1.21690.3 139.2 1551.1t2h1kAh2224m、500 C、2?K)kh28% 5000%m2?K)、h2?K)' t1 45 c398?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h283.561h21 11 103500039024 (500k一 100% kh245)85T 83.56W(m2?k) 85310912.5KW83.561.72%83.56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

6、导热理论基础思考题与习题（P24）答案:2已知:求:11 2?K)2065W，0.65 (m?K)3 0.024?K> 4 0.016W(m?K)解:0.620.65薪 10 3 1.146m2?60.0240.265m2 k/W由计算可知, 空玻璃。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5.50mm、tbx2200 C、2000 C/m小成=50。笈45?K)求：（1）qx(2)gqv解：（1）qxdtdx2bxdtdx(2)由d2tdx29.取如图所示球坐标,故有:2bxx45_ 32000) 50 10 39 103gq

7、vd2tdx22b 45 ( 2000) 2 180 103Wm3其为无内热源一维非稳态导热0,t0,R,t01 h(t tf) rR.0810.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)QxdtdxQx dxd dt ,(t ?dx) dx dxQ EAEbAbT4(Udx)代入式（1）,合并整理得:2d-23T，0dx2f该问题数学描写为：2d2tbU T4 0dx2f万* 兀tW210x 0,tTo0（假设的）fdt dxbTe4f (真实的)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 ttwitw1tw2x

8、 （设 twitw2）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dt （2）由 q dt 知，q与平壁的材料即物性有关5.解:d 2 dr(r1, ttw1(以tw1tw2)2tw2有： Q411 (tw1tw2)12RftW1twQtW27.已知：l 4m,h 3m,0.25twi 15 C, tw2 5 C,0.7W/(m k)求：Q解： Q l,h ?,可认为该墙为无限大平壁Q F07 (4 3) 150.255)一 _ _2一8.已知：F 20m ,0.14m,tw215 c,672W31.28W/(m k),Q 5.5 10 W求：tw1解:得

9、一无限平壁的稳态导热9.已知:tw1t w25.5 10315 0.14 15 c20 1.28240mm, 220mm ,131 0.7W/(m k), 2 0.58W/(m k)3 0.06W/(m k),q2 0.2q1求:解:设两种情况下的内外面墙壁温度tw1和tw2保持不变,且 tw1 tw2由题意知：q11_212q2tw1tw2123123再由：q2 0.2qi ,有tw1 tw20.2tw1tw22得： 3 4 3(- -2) 4 0.06 ( -) 90.6mm120.70.5810.已知：tw1 450 C,0.094 0.000125t,tw2250 C, q 340W

10、/ m求:解： q m , m 0.094 1.25 104 tw1 tw2 2m 0,094 1.25 i04tWkJw twkJw2q2 q0,094 1.25 104450 50450 503400.1474m即有 q 340W/m2 时有147.4mm11.已知:1 120mm, 1 0.8W/(m k) ,2 50mm, 20.12W/(m k)250mm,0.6W /(mk)求:解:tw2tw1,qtw2tw1由题意知:即有:2tw1tw2tw1250500.6500mm0.1212.已知:tw1 600 C,tw2480 C, tw3200 C, tw460 C十 R1 R 2

11、R3求：-2,3R R R解：由题意知其为多层平壁的稳态导热故有： q-w1 -Rtw1Rtw2tw2 tR23 tw4R32 ' 3R1tw1 tw2600 480tw1 tw4600 600.22R2Rw2tw1tw3480 200600 600.52tw t世twjtw4一 1 R1 R2R3R=R+R+R1- 2 -3tw3lw4tw414.已知:1)求:qi,q2,解:q。tf11h13)15.已知:R3 R2mm,3mm,tf 21h2k1q1k2q2q2q3q3200 60600 601 40W/(m k),_275W /(m k), h22 320W/ (m k)0.2

12、63mm,tf1 250 C, tf 60 c250W/(m k)0,h2270W / (m2k)q3, ki, k2, k3未变前的h12506013 10315687.2W/m275401工1h2k1 t29.96h1k2 tq2h1q3q3 ?5075(250q0 5692.41212h229.9975(250q05698.4101)0h236.11q0q2C 35mm,132 10129.96W /(m2k)405060)5687.25692.4W / m2_25.2W /m13 10 31 229.99W/(mk)32060)5687.25025698.4W/m211.2W /m17

13、5(2506860.713 10314070236.11W/(m2_ _260) 6860.7W / m_25687.2 1173.5W /mq1,第三种方案的强化换热效果最好b 130mm,其余尺寸如下图所示,k)151.53W / (m k), B0.742w/(m k)求：RRiRaiRBi QAiAiR2A2A2解：该空斗墙由对称性可取虚线部分，成为三个并联的部分R i R i R i1 I I (-i I 1 '- I I LR 2 R 2 R 23 L '-i 11 ', VI lR 3 R 3 R 3BiBiB2B2R2CiCiC3C3RA2RB2 RC2

14、35 i03i.5335 i03i.53i30 i0 3i.53i30 i030.742R3 0.i307(mi 2 k)/W20.22i(m2 k)/W5.0422i0 2(m2 k)/Wi6.已知：dii60mm,d2 i70mm, i 58W/(m k) ,230mm, 2 0.093W / (m k)求：i) R i,R 2,R3； 2)q l : 3) t w2 , t w3 .解:2)1) R 1qitw2同理:tw317.已知:求:qiqi解:1 d211704In 2 In 1.664 10 4(mk)/W21dl258 160R3d2d20.0931700.517(m k)/

15、Wqi2,t w1tw4忽略管壁热阻qiqLR， 一 qiRd2 dR2R2tw2qiR1qiR3d020.17in 170 60 80170 600.279(m k)/WR330050300 500.5170.279314.1W/m314.1314.11.6640.2791, d2m2d1md0d。2 1d0J2 2d02 1d04_10299.95 C137.63 Cd0do_ d（管内外壁温tw1,tw3不变）212222 1d0 2L 22d01d0 2 1 2 2in 21d0 2 11 d0 2 1 2 2in22d02 128由题意知:d1m即:d2mq'qi即:qiqi

16、qi18.已知:1nl %也 41d。2 d°0U3d011nd 21ndd2m2d1m2d02d1md0 3(d02 1)d01(d1m 2 2) d0 3 112(d01) d015 in 3 in-231.277-in3 1n9（代入上式）0.783qi% 21.7%即热损失比原来减小21.7%。d 1mm, R,3.2.22 10/m,0.15W/(mk)tw1max65 C,tw2 40 C,0.5mm,求：Imax解:ImaxRtw1max 工2tw2dC2d19.已知:求:解:I maxdiqi整理得:tW1tW2qitw1maxtw22 d65 4020.1585mm

17、, d2 100mm,0.053W / (m k),tw3R1 R 240W/(m k),tw1 18040 C, qi 52.3W /mt w11 . d21 in 2 1 d12m3-in"2 dtw1123.7(A)tW2tw3 nil1d222( t 11nd2)2H1)10022(e180 4011000.053( in)52.3240851) 72mm或：R1,故有qitw120.已知：d1- in2tw3d2 d2_jJd2 q22(e0.35mm, 11) 72mm3mm, 2 30mm,r199.6。3小（273.15 77.4) ctw3 25 c, 2 0.03

18、W/(mk), 1 16.3W/(mk),1h求：m解： QRtW1 入 F1tW2A F2tW323.解:RF1RF2tw3tw11 I 1 1 1 I I " 二_1 1_11471?1 r2) 41231114(114 1 -d1-(d12211)(412 1)4 2 * 2 1)2 (25 273.15 77.4)1111一()一(16.30.350.3560.030.356102.7WRF1 = RF2,故有:Q2 (25 273.15 77.4) 0.0311()0.356 0.416Q102.7 3.60.4161 Q2 (d12 1102.7W)2 2)r d2 dx

19、2 x 0,199.61.85kg/hx 1,0,tf解微分方程可得其通解:温度分布（略）t1t224.已知：1 25 mm, 3mm,tfmxcec2emxt 1t >t 2 f由此得2_140W/(m k),h 75W/(m k),t0 80 ctf 30 c, qxi 0解：ml 缺怦秒0.0251； a，?，m 18.9chm(l x)ch0.4725 18.9x0(8030)ch(ml)ch(0.4725)44.91ch(0.4725 18.9x)t 30 44.91ch(0.4725 18.9x)hU2h2 7518.90th(ml) 一 0th(ml) mLm(80 30)

20、th(0.4725) 174.7W/m25 .已知：15mm,| 20mm,48.5W / (m k), tl 84 c, t0 40 ch 20W/(m2 k)求：t解:ml348.5 1.5 10t0 t f ti tf200ch(ml)ch(ml)tlch(ml) t0ch(ml) 184ch(2) 40ch(2) 199.93 Cch(2) 3.7622tl100%99.93 8499.93100% 15.9%26 .已知：0.8mm,l 160mm,t0 60 c, 16.3W/(m k),其他条件同 25题求：t解： ml Jl 160 J-203 6.27 16.3 0.8 10

21、tftlch(ml) t084ch(6.27) 60ch(ml) 1ch(6.27) 184.09 C27.已知:Q)求：f解：（1）ch(6.27) 264.24tf tlt -一- 100% tf3mm, l 16mm40W /(mk), hmlhU l84.09 84100% 0.11%84.09(1)140W/(m k), h 80W/(m2 k)_2125W/(m k)160.97th(ml)th(0.312)ml16th(ml)mlth(0.73)0.730.85328.已知：d177mm, d2140mm,4mm, P10 32 80140 3 10 310：402 1253 1

22、0 325mm,50W/(m0.3120.73k). 2.、 h 60W / (m k),t0 320 c, tf 75 c求：ql解： l1-(d2 d1) 31.5lcl 33.52A lc 7233(r2c h) 4 10(72 38.5) 101.344210 mTiP-F-3lc22h-f33.5 102 6050 1.34 10 40.821r2cr17233.52.15查图得:0.78每片肋片的散热量为QiQ1fQ0fhF(t°tf2 (r22cri2) fh(t0tf)_ 22 (7238.52) 10 60.7860 (32075) 266.7W每米肋片管的散热量为

23、:qlnQ1 (n 1)Q21000251 41片/米41 266.7 40 1.4811kWQ2为两肋片间的表面的散热量Q2dF(t。 tf)77 10325 103(32075) 1.48W30.已知:I1I23 2.2m2,0.3m,0.56W/(m k),tw1 0 C, tw2 30 c求:ql解:A I1 LS2S30.54L3 L 10L0.32.2 L7.33L0.3l1,l215qi(26 28 4s3) t(210 2 7.33 4 0.54) 0.56(30 0)618.6W/m31.已知:d165mm,tw1 90 C,H 1.5m,1.05W/(m k),tw2 6

24、Ct t w1tw2_220W/(m2 k)求：qi解:r,H 3r2 l-2H ln()rQ s tT Tt2H ln()r32.已知:liI2求:解:33.已知:tw2S3In21.052 1.50.165/20.5214 C ,(90 6) 154.2W/m0.52m2, H34W0.42m,0.023W/(m k),twi 30 c11 H , l1l20.54H ,S4(Si 4s2l1l2 ort3.625mm,411H4s310 2m2.540.54l14s34s44s4)0.52 0.52 4 0.52 0.42340.023 (3036.2mmm, P 2MPa, t4 0.

25、54 0.42 4 0.54 0.52 14)80 C,180W/(m k)_ 42Rc 0.88 10 (m k)/WRc队求：tc 解：由 2.54 m, P 2MPa ,查表得,Q t-t t3 t1_ Rc 一再由 Q -tc , tc 12A t2BRc得tc A t2- Rc40.88 105 10 340.88 101808049 c第三章非稳态导热5.已知：d0.15mm, cp420J / (kgk),8400kg/m3, 58W/(m2 k)求:h2126W/(m2k)02解：01CpVcp同理:7.已知：d求:,t解:Q Biv8.已知:h1Fd22d2cp3,02840

26、0 420 0.152 3 583101.52( s)3h28400420 0.152 3 12610 3 0.7(s)30.5mm,8930kg / m ,cp400J / (kg k),t0 25 c, tf 120 c295W/(mk),一01%,22W/(m k)(康铜)t tft tft0 tf0.011%(t0 tf)1200.01 (25 120) 119.05 C95 0.510 32 3 223.6 10 410.1M 30.1故满足集总参数法的求解条件，有:BiVFoV ecpV hFln 一01 8930 400 - 3_95 20.5 102ln(1 10 )14.43

27、s3mm, F1m2,39W/(m2 k),48.5W /(m k),t0300 C , tf20 C,a 12.7 102 /,m / s, t50 c34求:解:33h- 30 - 103Q BiV 上2 0.98 10348.5满足集总参数法的求解条件，故有：0.1M3 0.1hFcVp一 e0cVln hF 0上ln haF 048.5 1 3210 339 12.7 1061 30020328s10.已知：t0 80 C, d 20mm,tf 20 c,u 12m/ s,5min, t 34 C求：h8954kg/m3,cp 383.1J / (kgk),386W/(m k)解：假设

28、可使用集总参数法,故有:hFCpV11.已知:求:解:12.已知:8954 383.1205 6010 31034 202ln 83.2W/(m k)80 20hV hRBiv 283.2 20 10 3 2.16满足集总参数法的计算,2 386上述假设成立。103 0.1M2 0.1mA 50%0QBiA1B , CpAmB查表得：FoaCpB，tAtB，t f，h>ABi；,mA0.5hBmB12 min0.24aB B 2B0.50.5Fob122248min30.5m ,t030 C,tf800 C,52W/(m k)求:解:13.已知:缺少14已知:X3求:解:tm2_2-0.

29、063m2/h,h 80W/(m2 k), 30minBi 1Fo52180 - 0.520.063 30 603600 0.2522.60.5对于正六面体有:tf tmtmtf0.3m x4tft0平板Bi 12.6,Fo0.5查图有:平板0.9tf40mm, a40W/(m2tm2(tf800(80030)3.0.9239 C0 平板5 10k),h40 C、 tw 20tw) 30 c按tm 30 c查表得:由RexXiX2X3X472 /m / s,4W /(mk),t0 25 c, tf 1260 cc、 uPr 5.42、0.1m0.2m0.3m0.45m0.332 Pr13 Re

30、x120.8m、lRexRexRexRex0.45m、Rec 5 105、X1 0.1m、0.618k)、v 8.05 10 7 哽9.941.992.98X1 0.1m0.2m、104105<Rec均为层流1054.47 1051136.336x20.2 m803.9*30.3m655.8*40.45m535.5w 2(m2 k)482 x 图略求：m ax、Ul ( y)15.已知：l 0.3m、u 0.9%、tf25 c解：由tf25 c查表得v 9.05510 7 mzRei0.3 0.99.055 10一一一 _ 52.98 10 Recui(y)max4.6414.642.9

31、8 1050.3 2.55 10 3m|()2()3 u2 max 2 max0.9/1、32.55 10 3 y10.93 y2.55 10 3ul(y) 529.4y 2.71 107 y3m/图略18 已知：u 10mS、tf 80 c、tw 30 c、l 0.8m、Rec 5 105、b 1m求：xc、Q-1 ，解：tm -(tf tw) 55 c22.865 10 2w(mk)按 tm 55 c 查表得：v 1.846 10 5 mz、Pr 0.697、由Rec cu xcvxc55Recv 5 105 1.864 10 5 cu100.923m0.664-Rel_ 213.90.6

32、64 2.865 1010 0.8 "2 51.846 10 50.69713Q F t 13.9 1 0.8 (80 30) 556w18已知：_u_ y 层流u求:解：由动量积分方程有:式左ddxddx2 uu(uu)dyddx(1 封ddx2 y y0-(1 2)dy式右dU u dy即:ddxconst即有:dxdx两边积分有:dxVx6- u_,12一1x Rex2Rex16.已知:by2cy求:解：由边界层特点知2 t2 x得：c 0 、 a(twtf)tfdtdytw tf(b 2cy)tw tf17.r。18.19.xdx, Qtw tf dy知:得:而:20.求:解

33、:已知：Ft f2tm1tm2PriPr2有:3m2、l1 1m、tw1 140 C、tf1 30 c、u 1 50ms、Q1 15000w、l2 5m、tw270 C、2(tf12(tf220 c、8tw1 )tw2 )1 -(140 21(20 230) 85 C70) 45 Ct m1tm20.691、0.6985、Re1Re2Re1 = Re2, Pr1Nu1Nu2Nu1 12U 1I1vi查表得:F13.092.850U 2l2V2Pr210 2 w< 八、Vi(m k) 110 2一 一 一 52.16 10W/ v/(m k)、v28.08 51.746 10 5,且几何相

34、似1il212.31 1062.31 106上_Ql2 F1t13.810 23.09 10215000 8.24 w 23 140 30)(m k)21.22.已知：da16mm, db 30mm, Ga 2Gb求：（1）是否相似（2）如何相似解:（1） tatb,且为同类流体VaVb , Pa Pb2.161.746,ta tb再：um4d2Ga2d2 da有：umau mba -d24Gbb -db4umada得:ReaRebvaumaumbdbumbdadbda 2 d b1db da即:Rea知:VbReb两者流态不相似(2)若要相似，需ReaRebumadaumbdbRe即：1Re

35、b而：umaGad；u mbGbda,带入上式有:GGbdlGa daGb db1630151、 (1)、(3)、即：要使两者相似，两者的质量流量之比应为第六章单相流体对流换热及准则关联式 不同。夏季一一热面朝下，冬季一一冷面朝下(相当于热面朝上) 不同。流动情况及物性不同。有影响，高度为其定型尺寸。(4)、在相同流速下，d大一 Re大一 大在相同流量下，d大一 Re小一小3、不可以，其不满足边界层类型换热问题所具备的2m,tw 200oC16.已知：tn 10oC,G 0.045kg/s,d 51mm,l求：,tf2解：l/d ? 10 ,满足管长条件设:tf2110oCtw则:tmIn也受

36、133.8,190 ln90-t't'' tf2tftm200133.8 66.2oCtf1按tf查表有:f 19.6210 6m2/s,Prf 0.695,22.937 10 2W/(m K)CPf1.0075kJ/(kg K),f 1.041kg/f 20.41 10 6Ns/ m2Gumd,Ref-d2 f40.0455.5104-51 103 20.41 106 4 0.023Re0.8 Pr0.4 df f2.937 10 23- 0.02351 10(5.5GCpf(tf2 tf1) dl(twtf 177dL(tw tf)GCPf4、0.80.4210 )

37、(0.695)71W / (mtf)K)10相比较知:33(200 133.8) 43.22oC0.045 1.0075 10'n _ 一 一 ,、一一 一一'tf2 tf2 ,故原假设不合理，重新假设：tf70oC ,重复上述步骤，直至tf2 tf2,符合计算精度要求，结果略。（tf 85oC）17.已知：d12.6mmium 1.8m/s,tw 80oC,tf1 28oC,tf2 34oC,l/d 20求:80 281.13 280 34tf1c2(tf1 tf2) 31oC按tf31oC查表得:0.62W/(m K), f 7.9 10 7m2/s,Prf 5.31Ref

38、Umd1.8 12.6 10 37.9 10 72.874_4104 1 104管内流动处于旺盛紊流(1)按迪图斯-贝尔特公式计算NUf 0.023Ref.8 Pr0.4,twtf,l/d10fNuf 0.023 (2.87 d4、0.810 )(5.31)0.40.62312.6 10-一28130W /(mK)(2)按西得-塔特公式计算:0.14Nu f0.027 Re：8 Pr；318.已知:tw求：d, l解：由qNUf 0.027 d9545W /(m2 K)(2.874 0.810 )(5.31)130.62312.6 10_47.87 10 43.55 100.14250oC,tf1 160oC,tf2240oC,um 1m/s,q 3.84 105W/ m2.1coust知：tf -(tf1tf2) 200oC按tf查表得:f 0.158 106m2/s, f1.36 10 4 N s/m2,Prf 0.932f 66.3 10 2W/(m K),w 1.09 10 4N s/m2假设管内流动为紊流，RefUmdq(twtf)q-、(twtf)另:Nuf 0.027 Re0.8 Prf130.14 f0.140.027Re0