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填空题

1、非稳态导热正规状况阶段的两种工程计算方法为图线法和近似拟合公式法。

2、用数值方法求解物理问题时，一般会遇到牢固性、收敛性、精度三个问题。

3、对流传热的影响因素概括起来能够分为哪5个方面，它们分别是：流动动力、流动状态、

几何因素、

流动物性

、可否相变。

4、导出相似特点数的方法可概括为

相似解析法和量纲解析法。

5、相似原理所研究的是

相似物理现象

之间的关系。那些用同样形式并拥有同样内容的

微分方程式所描绘的现象称为

同类

现象。凡是相互

相似

的现象，都有一个重要

的特点，即描绘该现象的

同名特点数

对应相等。

6、判断两个同类现象相似的条件是：

同名的已定特点数相等；单值性条件相似。

7、大容器饱和沸腾曲线包括4个地区，它们分别为：

自然对流区、核态沸腾区、过渡沸腾区、牢固膜态沸腾区。

8、气体辐射不同样样于固体和液体辐射的两个特点是：

气态辐射对波长有选择性；气体的辐射和吸取是在整个容积中进行的。

名词讲解

传热过程:热量由热流体经过间壁传给冷流体的过程。

温度场:物体中存在的温度的场。

等温面:温度场中同一刹时同样温度各点连成的面称为等温面。

热界线层:流体在平壁上流过时，流体和壁面间将进行换热，引起壁面法向方向上温度散布的变化，形

成必然的温度梯度，近壁处，流体温度发生显然变化的地区，称为热界线层。

流动界线层：粘性流体(实质流体)流动时,在固体表面上形成的拥有很大速度梯度(速度变化率)的薄层。

逼迫对流:当参加换热的流体受动力或压力的驱动时，其与固体壁面之间的换热称为逼迫对流换热。

自然对流:流体中，由密度差引起的对流流动叫自然对流。

定性温度:用以确定特点数中流体物性的温度就是定性温度。

肋效率:肋片的实质散热量与其整个肋片都处于肋基温度下的最大可能的散热量之比。

膜状凝固:蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，若是凝固液体能很好的湿润壁面，它就能在壁面上铺展成膜。这种凝固方式称为膜状凝固。

珠状凝固:蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，若是凝固液体不能够很好的湿润壁面，凝固液

体在壁面上形成一个个小液珠，称为珠状凝固。

饱和沸腾:将水加热到饱和温度，在不锈钢管表面进步行的沸腾称为饱和沸腾。

核态沸腾:加热壁面的过热度dt》=4°c后，壁面上个别地址开始产生气泡，并随dt的增加，

气泡的扰动强烈，传热系数和热流密度都急剧增大，由于汽化中心对传热起决定性影响，故

把这种沸腾称为核态沸腾。

膜态沸腾:从Qmin起传热规律再次发生变化，这时加热面上已形成牢固的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规则

的排离膜层，q随dt的增加而增大，此段称为膜态沸腾。

大容器沸腾:沸腾时流体的运动由于温差平易泡的扰动所引起，称为大容器沸腾。

汽化中心:加热壁面的过热度dt》=4°c后，壁面上个别地址开始产生气泡，这个地方就是汽化中心。

黑体:吸取率等于一的物体称为黑体。

灰体:对各样波长辐射能均能同样吸取的理想物体称为灰体。

漫射体:辐射能按空间散布知足兰贝特定律的物体称为漫射体。

辐射力:单位辐射面积向半球空间辐射出去的各样波长能量的总和称为辐射力。

光谱辐射力:单位辐射面积向半球空间辐射出去的包括波长^在内的单位波长间隔内的辐射能力。

定向辐射强度:单位可会面积向半球空间方向的单位立体角中辐射出去的各样波长能量的总和。

投入辐射:单位时间内从外界投入到单位表面积上的各样波长能量的总和。

有效辐射:单位时间内走开表面单位面积的总辐射能。

角系数:表面1发出的辐射能中落到表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数。单项选择

1、运动粘度的单位为(C)。

Ａ、W/(mK)Ｂ、W/(m2K)Ｃ、m2/sＤ、kg/(ms)

2、导热系数的单位为(B)。

Ａ、m2/sＢ、W/(m2K)Ｃ、W/(mK)Ｄ、kg/(ms)

3、导温系数的单位为(A)。

Ａ、m2/sＢ、W/(m2K)Ｃ、W/(mK)Ｄ、kg/(ms)

4、在稳态导热中，决定物体内部温度散布的是(B)。

Ａ、导温系数Ｂ、导热系数Ｃ、传热系数D、体积膨胀系数

5、导热问题的常有界线条件可概括为(B)。

Ａ、两类Ｂ、三类Ｃ、四类Ｄ、五类

6、导热微分方程描绘了（A）的温度散布规律。

Ａ、物体内部Ｂ、物体界线上Ｃ、初始时辰Ｄ、以上三种状况下

7、非稳态导热正规状况阶段的工程计算方法有(A)。

Ａ、两种Ｂ、三种Ｃ、四种Ｄ、五种

8、一个表示n个物理量间关系的量纲一致的方程式，如r为这些物理量所波及到的基本量纲

的数量，则该方程必然能够变换成包括(C)个独立的无量纲物理量群间的关系式。

Ａ、nr1Ｂ、nrＣ、nrＤ、nr1

9、相互相似的物理现象，它们的（D）必然相等。A．温度

B．速度

C．惯性力

D．同名准则数

10、以下特点数中，

(

C)

反应了流体物性对对流传热的影响。

Ａ、雷诺数Ｂ、格拉晓夫数Ｃ、普朗特数D、努塞尔数

11、绝大部分状况下，逼迫对流的对流传热系数(B)自然对流。

Ａ、小于Ｂ、大于Ｃ、等于D、无法比较

12、同一种流体分别在较长的粗、细两管中作逼迫湍流对流换热，若是流速等条件同样，则

换热强度(C)。

Ａ、粗、细两管同样Ｂ、粗管内的大Ｃ、细管内的大D、无法比较

13、依照流体流动的出处不同样样，把对流换热分为（A）

A．逼迫对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝固换热

C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热

14、管内流动时，由层流转变为湍流的临界雷诺数为(C)。

Ａ、2300Ｂ、1600Ｃ、5105D、50015、流体在短管(l/d60)内进行逼迫湍流对流换热时，其入口段修正系数(A)。Ａ、1Ｂ、1Ｃ、1D、016、水与空气两种流体先后在同一管中作逼迫湍流对流换热，若是流速等条件同样，则水的

换热系数(B)空气的换热系数。

Ａ、等于Ｂ、远大于Ｃ、远小于D、无法比较

17、关于外掠管束换热，其他条件同样时，叉排与顺排的换热强度比较(B)。

Ａ、两者同样Ｂ、前者大Ｃ、后者大Ｄ、何者为大难以确定

18、其他条件同样时，珠状凝固的表面传热系数(B)膜状凝固的表面传热系数。

Ａ、等于Ｂ、大于Ｃ、小于D、难以判断

19、竖壁膜状凝固时，液膜由层流转变为湍流的临界雷诺数为(B)。

Ａ、2300Ｂ、1800Ｃ、5105D、1.5105

20、当壁面过热度较小，壁面上没有汽泡产生时的传热属于（A）。

Ａ、自然对流Ｂ、核态沸腾Ｃ、过渡沸腾D、膜态沸腾

21、当采用加肋片的方法加强传热时，将肋片加在(B)会最有效。A.换热系数较大一侧

B.换热系数较小一侧

C.低温侧

D.两侧

22、汽化中心数随壁面过热度的提高而（B）。

Ａ、减少Ｂ、增加Ｃ、先减少后增加D、先增加后减少

23、蒸汽中若含有不凝固气体，将（B）凝固换热奏效。

A．大大减弱B．大大加强

C．不影响D．可能减弱也可能加强

24、热流密度同样时，核态沸腾时所对应的过热度(C)膜态沸腾时的过热度。

Ａ、等于Ｂ、大于Ｃ、小于D、不同样样于

25、当管长久大于管径时，圆管横向部署时的管外膜状凝固换热系数与竖放时比较，(A)。

A.横放时大B.横放时小C.与横竖放没关D.无法比较

26、横管表面面膜状凝固时，液膜由层流转变为湍流的临界雷诺数为(B)。

Ａ、2300Ｂ、1600Ｃ、5105D、3600

27、可见光的波长范围为(A)。

Ａ、0.38~0.76mＢ、0.76~20mＣ、0.2~2mＤ、0.1~100m28、在工业上所遇到的温度范围内，即2000K以下，有实质意义的热辐射波长范围为(B)。P352Ａ、0.38~0.76mＢ、0.38~100mＣ、0.2~2mＤ、0.1~100m

29、在热辐射解析中，把光谱吸取比与波长没关的物体称为(C)。

Ａ、白体Ｂ、黑体Ｃ、灰体Ｄ、镜体

30、热辐射传热中把吸取比等于1的物体定义为(B)。

Ａ、白体Ｂ、黑体Ｃ、灰体Ｄ、镜体

31、辐射力的单位为(A)。

Ａ、W/m2Ｂ、W/(m2K)Ｃ、W/(mK)Ｄ、W/(m2m)32、光谱辐射力的单位为(D)。Ａ、W/m2Ｂ、W/(m2K)Ｃ、W/(mK)Ｄ、W/(m2m)33、定向辐射强度的单位为(B)。Ａ、kg/(ms)Ｂ、W/(m2sr)Ｃ、W/(mK)Ｄ、m2/s

34、普郎克定律揭露了（B）。

Ａ、黑体辐射力与热力学温度的关系Ｂ、黑体辐射能按波长散布的规律

Ｃ、吸取比与发射率之间的关系D、黑体辐射能沿空间不同样样方向散布的规律

35、四次方定律揭露了（A）。

Ａ、黑体辐射力与热力学温度的关系Ｂ、黑体辐射能按波长散布的规律

Ｃ、吸取比与发射率之间的关系D、黑体辐射能沿空间不同样样方向散布的规律

36、兰贝特定律揭露了（D）。

Ａ、黑体辐射力与热力学温度的关系Ｂ、黑体辐射能按波长散布的规律

Ｃ、吸取比与发射率之间的关系D、黑体辐射能按空间方向散布的规律

37、基尔霍夫定律揭露了（C）。

Ａ、黑体辐射力与热力学温度的关系Ｂ、黑体辐射能按波长散布的规律

Ｃ、吸取比与发射率之间的关系D、黑体辐射能沿空间不同样样方向散布的规律

38、维恩位移定律揭露了（B）。

Ａ、黑体辐射力与热力学温度的关系Ｂ、黑体最大光谱辐射力的波长与热力学温度的关系

Ｃ、吸取比与发射率之间的关系D、黑体辐射能沿空间不同样样方向散布的规律

39、遵守兰贝特定律的辐射，数值上其辐射力等于定向辐射强度的（C）倍。

Ａ、2Ｂ、3Ｃ、D、4

40、关于漫射灰体表面其吸取比（B）同温度下的发射率。

Ａ、大于Ｂ、等于Ｃ、小于D、不同样样于

42、影响物体发射率的因素为：(B)Ａ、物质种类、温度及压强Ｂ、物质种类、温度及表面状况Ｃ、物质种类、密度及压力D、温度、密度及压力43、外径d的球置于内径为3d的球内。则外球的内表面2对内球的表面面1的角系数X2,1为(D)。Ａ、1/2Ｂ、1/4Ｃ、1/8D、1/944、二氧化碳和水蒸气在光带内都能够（A）Ａ、吸取辐射Ｂ、反射辐射Ｃ、重辐射D、不能够辐射45、由辐射物体表面因素产生的热阻称为（C）。Ａ、导热热阻Ｂ、对流热阻Ｃ、表面热阻D、空间热阻46、关于灰体，其吸取比愈大，反射比（A）Ａ、愈大Ｂ、愈小Ｃ、愈适中D、愈难确定47、物体能够发射热辐射的基本条件是(A)

A.温度大于0KB.拥有流传介质C.拥有较高温度D.表面较黑48、黑体表面的有效辐射（

B）对应温度下黑体的辐射力。

A．大于

B．小于

C．无法比较

D．等于

问答题

采用会集参数法时，要求Bi数应足够小，为什么？P120流体与表面对流传热时，热量是怎样传达的？P219

写出Bi数P116、Fo数P120、Nu数P212、Pr数P212、Gr数P267的定义式，并阐述它们的物理意义P241。Nu数与Bi数有什么差异？

形式上Nu=hl/k,Bi=hl/k同样，但物理意义不同样样。Nu数中的k为流体的导热系数，而一般h为求知，所以Nu数一般是待定准则。Nu数的物理意义表示壁

面周边的流体的无量纲温度梯度，它表示流体对对流换热的强弱。而Bi当数中

的k为导热物体的导热系数，且一般情手下h为已知，Bi数一般是已定准则。

Bi数的物理意义是导热体内部导热热阻（l/k)与外面对流热阻（l/h)的相对大

小。

粘度随温度变化较大的流体在管内加热时，其速度散布与等温流动有何不同样样（建议结合

图示说明之）？

简述相似原理的基本内容。P230—6.1.2:1\2\3

导出相似特点数的方法可概括为哪几种？P232

简述导热问题数值求解的基本步骤。P163

导热问题数值求解中，内节点失散方程的成立方法有几种？各为什么方法？P165大容器饱和沸腾曲线包括几个地区？各称为什么区？P315图

为什么说在其他条件同样时，珠状凝固的换热系数远大于膜状凝固的换热系数？P302一个对流传热试验中，如实物和模型中的流体同样，且物性为常数，而模型减小为实物的1/5，问速度怎样调整(5倍)，才能保证试验结果的可用性。P242题61

简述在使用特点数方程时应注意的几个问题。P240简述影响管束平均表面传热系数的因素。P258

简述求解单向对流传热问题的主要步骤。

答：确定对流换热的微分方程组（方程的推导思路、组成）、对流换热界线层的微分方程

组（数量级的解析方法、方程组的组成等）、利用比较理论求解（雷洛比较、契尔顿柯尔

本比较）

核态沸腾有什么特点？P316

试解析蒸气中的不凝固气体对膜状凝固传热的影响。P310简述将圆管改成椭圆管能够改进对流换热的原因。

答：椭圆管界线层较圆管的界线层发展充分，使界线层变厚，增加了导热热阻，其他，界线层分别较晚，分别后产生旋涡而加强传热的影响较小，这也以致了平均对流换热系数降低。所以能够改进对流换热。

什么是辐射角系数？它有什么特点？P396

以以以下列图所示，有三个辐射面，它们的角系数可否有这样关系：X(2,3),1X2,1X3,1,为什

么?P398

没有，由于利用角系数可加性时，只有对角系数符

号中部第二个角码是可加的，对角系数的第一个角码则无此关系。

简述玻璃暖房温室效应的机理。P373

答：室内的物体吸取可见光，并以辐射的形式释放能量，由于红外辐射不能够穿过玻璃房，所以致使了能量在房内的齐聚，进而以致了室内温度的高升，这就是玻璃暖房的工作机理。

简述微波炉加热食品的工作原理。

答：第一，微波是一种电磁波，这种电磁波不能够被金属传导，只能被反射，而带有水分的食品不仅能够传导这种电磁波，还能够吸取其中的能量，进而温度高升，这就使食品得以加热。

为什么煤是黑的，而雪是白的？

答：由于煤对可见光的吸取率较高，而反射的较少，所以我们看到的煤是黑色的；而白雪对可见光的吸取率较小，只能将其反射，所以我们看到的雪是白色的。

简述网络法求解多表面关闭系统辐射换热问题的基本步骤。P412

计算解析题

#1、素来径为5cm的钢球，加热到450℃后突然被置于30℃的空气中冷却，设冷却过程中钢

球表面与环境间的表面传热系数为24W/(m2K)，又钢球的

333W/(mK),cP0.48kJ/(kgK),7753kg/m。试用会集参数法确定钢球冷却到

3、两个平行放置的平板，均能够为是灰体表面，且发射率均为0.8，板1的温度为527℃，

板2的温度为27℃，板间距远小于板的宽度与高度。求：（1）板1的自己辐射；（2）对板1的投入辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）两板间的辐射换热量。

解：板的自己辐射E1Eb10.85.67108(527273)4(1)118579.5W/m2(2)对板1的投入辐射：

第一计算两板间的换热量：q12Eb1Eb25.67108(80043004)1/11/212/0.8115176.7W/m2由J1G1q12J1E1G1(1)则G1(E1q12)/(18579.515176.7)/0.84253.5W/m2(3)板的反射辐射：1G1(1＝4253.5(10.8)850.7W/m2)(4)板的有效辐射1J1E1＝19430.2W/m2G1(1)18579.5850.7(5)板的有效辐射：2J2G14253.5W/m2(6)板1，2间的辐射换热量：

q12＝15176.7W/m2

6、空心球内、外壁半径分别为r1及r2，导热系数为，试推导空心球壁的热阻表达式。

＝4t1t2Rt1r11r2解:球壳导热热流流量为：1r11r2，4

1、素来径为5cm、长30cm的钢圆柱体，初始温度为30℃，将其放入炉温为1200℃的加热炉

中加热，升温到800℃后方取出。设钢圆柱体与烟气间的表面传热系数为140W/(m2K)，

试用集中参数法确定所需的时间。已知钢的

33W/(mK),cP0.48kJ/(kgK),7753kg/m3。

解：BiVhV/Ahd2l/4/dl2d2/4hdl/4ld/21400.050.3/40.05330.30.050.049/2能够采用会集参数法。（2分）

1hAhVh4ld/214040.3250.326102s1（2分）cVcAcdl77534800.050.3tt8001200exp0.326102（2分）t0t301200得329s（2分）

2、素来径为5cm的钢球，加热到450℃后突然被置于30℃的空气中冷却，设冷却过程中钢

球表面与环境间的表面传热系数为24W/(m2K)，又钢球的

33W/(mK),cP0.48kJ/(kgK),7753kg/m3。试用会集参数法确定钢球冷却到

300℃时所需的时间。（钢球10分钟后冷却到300℃，求钢球表面与环境间的表面传热系数）

解：h4R3/4R2hR240.025/3hV/A33BiV0.006060.033333能够采用会集参数法。（2分）因

hA2440.02527.74104s1（2分）cV4（1）77534800.02533tt30030exp7.74104（2分）t0t45030得570s0.158h（2分）

#5、热空气以流量m0.05kg/s，经过素来径为d0.15m，长为l10m的钢皮风道，热空气的进、出口温度分别为t1103℃及t275℃，求风道的散热损失及风道内壁的平均温度。空气在90℃时的物性为：cp1009J/(kgK);0.0313W/(mK);21.5106kg/(ms);Pr0.69解：空气平均温度为10375（1分）tf289（℃）

故给定的物性恰好可用。于是Refud（1）

而流量mud2u4m1）有4，所以有d2，将其代入式（Refud4m40.05kg/s>4d3.140.15m21.5106kg/(m1975010（3分）s)流动为湍流，又流体被冷却，应采用公式Nu0.023Re0f.8Prf0.3（2分）hm0.150.023197500.80.690.30.0313hm11.73W(m2K)（2分）热空气每秒消失热量为:

mcP(tftWf)0.051009(10375)1412.6得壁温

tWtf891412.663.4（℃）dlhm3.140.151011.73由于

l/d10/0.1566.760；tftW8963.425.6（℃）<50（℃）故无需进行管长与温差的修正。（3分）

已知：1.013105Pa下的空气在内径为76mm的直管内流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁的平均温度为180℃。求：管子多长才能使空气加热到115℃。

tftf1156590℃解：定性温度tf22查附录获取Prf0.69,f21.5106kg/(ms),f3.13102w/(mk),cpf1.009kJ/(kgk)

在入口温度下，1.045kg/m3，故入口质量流量：

m0.0221.0452.299102kg/sRef4m42.2991021.791444df3.14160.07621.51061010ttwtf1809090℃，高出式6-15的适用范围，应予进行温差修正。先假定长径比大于60，则有0.50.50.5TfTf0.490Nuf0.80.40.0231.79141040.80.69273Nuf0.023RefPrfTw18044.85Tw273hmfNuf3.13102Wd44.8518.472k0.076m

tftf1156587.64℃tmlntwtfln18065twtf180115lmcp(tftf)2.2991021.0091000(11565)3mhmdtm18.473.14160.07687.640.70.7l/d39.48，cl1d1l139.480.71.076ldlmcp(tftf)2.2991021.0091000(11565)l/clclhmdtm1.0762.788m18.473.14160.07687.64

已知：初温为30℃的水，以m0.875kg/s的流量流经一根套管式换热器的环形空间。该

环形空间的内管外壁温保持在100℃，换热器外壳绝热，内管外径为40mm，外管内径为60mm。

求：把水加热50℃时的套管长度。在管子出口截面处的局部热流密度。

305040tf2解：定性温度℃，查得：0.635W/mK,653.3106kg/ms,cp4147J/kgK,Pr4.31,dcDd604020mm4mdc40.8570.0216702Re223.14160.0620.042653.3106Dd，w282.5106kg/ms，流体被加热，按式（5-56），有：

Nuf0,027Re0.8Pr1/3f/w0.110.027167020.84.311/3653.3/282.50.11115.1h115.10.635365.4W/m2K0.02。由热平衡式cpmt"t'Ahtwtfdlhtwtf，得：lcpmt"t'41740.85750302.2mdhtwtf3.14160.043654.410030。管子出口处局部热流密度为qht3654.410050183kW/m2

已知：一管道内径为500mm，输送150℃的水蒸汽，空气以5m/s的流速横向吹过该管，环境温度为-10℃。求：单位长度上的对流散热量。

解：d=0.5ms=0.5×3.14=1.57m

tf150(10)702℃70℃空气的物性20.02106,2.96102,Pr0.694Rexul50.512487520.021061Nu0.0266Re0.805Pr3298.3hm298.32.9610217.6598w(m2k)0.5hs(twt0)17.65981.57[150(10)]443611w4

已知：某锅炉厂生产的220t/h高压锅炉，其低温段空气预热器的设计参数为：叉排部署，

s176mm,s244mm管子外径d=40mm，平均温度为150的空气横向冲刷管束，流动方向上总排数44，在管排中心截面上空气流速（最小截面流速）为

6.03m/s。管壁平均温度为

185。求管束的平均

表面传热系数?

求：空气与管束间的平均表面传热系数。

t*twtf150185167.5tm22解：定性温度℃，得空气物性值为：0.0356W/mK,28.810-6m2/s,Pr0.683，Reud6.030.04ss28.81068375,由11.,921.1dd，据表（5-7）得C0.519,m0.556，Nu0.51983330.55678.55hNu78.550.035669.9W/m2Kd0.04

7、初温为35℃，流量m1.1kg/s的水，进入直径d50mm的加热管加热。管内壁温度为65℃，若是

要求水的出口温度为45℃，管长为多长？

40℃水的物性：cp4174J/(kgK);0.635W/(mK);653.3106kg/(ms);Pr4.31)

第一应判断流态Tf1(ToutTin)313K40C2查物性0.635W/mK，cp4174J/kgK，653.3106，Pr4.31Reud4m3.1441.110642898104d0.05653.3流动为湍流，采用公式Nu0.023Re0.8Pr0.4h0.050.023428980.84.310.4h2662W/(m2K)0.635由热量平衡式hdL(TwTf)mcp(ToutTin)mcpTT1.141744535求得LhdTwTf3.140.052662654.39m40L4.398860，不需要进行管长修正d0.05

当采用四根小管径管子并联代替大直径管子时，流经每根管子的流量为原流量的1/4，故4m2m1Re24Re214494为湍流。d2d2210h20.0250.023214490.84.310.4h23058W/(m2K)0.635m1.1L24cpToutTin4417445351.912md2h2TwTf3.140.02535086540L276.576，不需要进行管长修正。d

5、有两个平行平板，面积相等，且足够大，均能够为是灰体表面。表面1的温度为300K，黑度为0.4，表面2的温度为400K，黑度为0.6。求两表面的有效辐射，投入辐射及两表面间的辐射传热热流密度

2-1用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm的水垢。假定此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的

值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1W/(m.K)。

解：由题意得q＝tw111424000.003所以t=238.2℃1w/m22-9双层玻璃窗系由两层厚为6mm的玻璃及此间的空气隙所组成，空气隙厚度为8mm。假定面向室内的玻璃表面温度与室外的玻璃表面温度各为20℃及-20℃，试确定该双层玻璃窗的热损失。若是采用单层玻璃窗，其他条件不变，其热损失是双层玻璃的多少倍？玻璃窗的尺寸为60cm60cm。不考虑空气空隙中的自然对流。玻璃的导热系数为0.78W/(m.K)。q1t1t2q2t1t25200w/m1231解：123＝116.53W/m21QAq41.95Wq2520044.62q1116.53所以2-14外径为100mm的蒸气管道，覆盖密度为20kg/m3的超细玻璃棉毡保温。已知蒸气管道外壁温度为400℃，希望保温层表面面温度不高出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：保温资料的平均温度为40050225t=2℃由附录7查得导热系数为0.0330.0023t0.08475W/(m.K)lnd12t1t2d2ld2＝0.314mm代入数据获取d2d1107mm所以22-18在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热资料，一种资料的导热系数为0.06W/(m.K)，另一种为0.12W/(m.K)，两种资料的厚度都取为75mm，试比较把导热系数小的资料紧贴管壁，及把导热系数大的资料紧贴管壁这两种方法对保温奏效的影响，这种影响影响关于平壁的状况可否存在？假定在两种做法中，绝热层内表面面的总温差保持不变。

解：将导热系数小的资料紧贴壁管

t1t22lt1t2507550757519.19lnln7550502l122l将导热系数大的资料紧贴壁管则2lt1t22lt1t2ln2.5ln1.615.4721

故导热系数大的资料紧贴管壁其保温奏效好。

t1t2q12

若为平壁，则平壁12

由于12所以不存在此问题。2-50试计算以下两种状况低等厚度直肋的效率：铝肋，208W/(m.K)，h=284W/(m2.K)，H=15.24mm，=2.54mm；钢肋，41.5W/(m.K)，h=511W/(m2.K)，H=15.24mm，=2.54mm；mH2hH0.4997解：（1）由于thmHth0.4997fmH91.3%所以0.4997mH2hH1.501由于thmHth1.501fmH56.9%所以1.5012-51在温度为260℃的壁面上伸出一根纯铝的圆柱形肋片，直径d=25mm，高H=150mm。该柱体表面受温度tf16℃的气流冷却，表面传热系数h=15W/(m2.K)。肋端绝热。试计算该柱体的对流散热量。如果把柱体的长度增加一倍，其他条件不变，柱体的对流散热量可否也增加了一倍？从充分利用金属的见解来看，是采用一个长的肋好仍是采用两个长度为其一半的较短的肋好？

d2t解：dx20shptt又AcdxAc所以得AcQ0mthmH代入数据查表得，40.1W当其他条件不变时H2H,66.9W

由上述结果可知长度增加一倍而散热量没有增加一倍，所以从充分利用金属的见解，采用长度为其一半的较短的肋较好。

3－13一块厚20mm的钢板，加热到00500C后置于20C的空气中冷却。设冷却过程中钢板两侧面的平均表面传热系数为35W/(m2K),钢板的导热系数为45W/(m2K)，若扩散率为1.375105m2/s。试确定使钢板冷却到空气相差100C时所需的时间。BihA0.00780.1解：由题意知

故可采用集总参数法办理。由平板两边对称受热，板内温度散布必以其中心对称，成立微分方程，

引入过余温度，则得：

dhA0cvd(0)tt0exp(hA)exp(h)exp(h)解之得：0cvc(V/A)

当100C时，将数据代入得，＝3633s

5-8、已知：介质为25℃的空气、水及14号润滑油，外掠平板界线层的流动由层流转变为湍流的灵界

雷诺数Rec5105，u1m/s。求：以上三种介质达到Rec时所需的平板长度。解：（1）25℃的空气v=15.53106m2/sRexux1x5105v=15.53106x=7.765m（2）25℃的水v0.9055106m2/sx=0.45275m

（3）14号润滑油v313.7106m2/sx=156.85m

6－14、已知：1.013105Pa下的空气在内径为76mm的直管内流动，入口温度为65℃，入口体积流量为0.022m3/s，管壁的平均温度为180℃。求：管子多长才能使空气加热到115℃。65115解：定性温度tf290℃，相应的物性值为：0.972kg/m3cp1.009kJ/kgK,3.13102W/mK,21.5106kg/ms,Pr0.690在入口温度下，1.0045kg/m3，故入口质量流量：

m0.022m3/s1.0045kg/m32.298102kg/s，Re4m42.29810210617906104，先按l/d60计，d3.14160.07621.5Nu00.023179060.80.690.450.08,h50.080.031320.62W/m2K0.076气在115℃时，cp1.009kJ/kgK，65℃时，cp1.007kJ/kgK。故加热空气所需热量为：mc"pt"c'pt'1.00931151.007365W0.0229810101162.3用教材P165上所给的大温差修正关系式：0.532730.533630.53ctTf900.885Tw273180453。所需管长：

空

采

l1162.32.96mdhtwtf3.14160.07620.620.88518090l/d2.96/0.07638.660，需进行短管修正。采用式（5-64）的关系式：cf1d/l0.71.0775，所需管长为2.96/1.0775=2.75m。

6－18、已知：10℃的水以1.6m/s的流速流入内径为28mm、外径为31mm、长为1.5m的管子，管子外的平均加热功率为42.05W，经过外壁绝热层的散热损失为2%，管材的18W/mK.求：（1）管子出口处的平均水温；（2）管子表面面的平均壁温。

解：10℃水的物性为：999.7kg/m3cp4.19157.4102v1.306106P42.05WP放42.05(12%)41.209W1）设出口水平均温度为15℃，

20℃水

15998.2cp4.18359.9102v1.006106℃水的物性：998.7cp4.18758.65102v1.156106Pr8.27管截面积s10.02820.00061544m240.000984704m3/sV0.000615441.6G0.98441kg/s999.7kg/m3

PGCp(t2t1)0.98441(C2t2C1t1)41.099kW设出口温度为20℃P0.98342(4.183204.18310)41.05kW与41.099凑近，故出口平均水温为20℃（2）管内壁的传热面积为：S20.0281.50.1388m21020tf215℃Refud1.60.02838754.3v1.156106Nu0.80.40.02338754.30.88.270.4250.80.023RePrhmNu250.258.651062k)d0.0285253.4W/(mtw141.2091000tf74.5hS22l(tw2tw1)ln(d2)/d1ln(d2)/41.2091000ln(0.031)/18tw2d10.028tw12l23.141.524.73674.599.23℃

6-38、已知：在锅炉的空气预热器中，空气横向掠过一组叉排管束，s180mm，s250mm，管子外径d=40mm，空气在最小界面处的流速为6m/s，tw133℃，在流动方向上排数大于10，管壁平均温度为165℃。求：空气与管束间的平均表面传热系数。t*tmtwtf1331651492解：定性温度2℃，得空气物性值为：0.0356W/mK,28.810-6m2/s,Pr0.683，Reud60.048333,由s12,s21.2528.8106dd，据表（5-7）得C0.519,