传热学习题与答案

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传热学习题与答案一、导热问题

1.平壁导热

习题：有一厚度为50mm的平壁，两侧表面温度分别维持在200℃和50℃，平壁材料的导热系数为1.5W/(m·K)。试求通过该平壁的热流密度以及单位面积的热流量。

答案：

根据傅里叶导热定律，对于平壁导热，热流密度公式为q=λ，在稳态一维平壁导热情况下，=（为高温侧温度，为低温侧温度，δ为平壁厚度）。

已知=200℃，=50℃，δ=50mm=0.05m，λ=1.5W/(m·K)。

热流密度q=λ

将数值代入可得：q=1.5×=1.5×=4500W/。

单位面积的热流量就是热流密度，所以单位面积热流量为4500W/。

2.圆筒壁导热

习题：有一外径为100mm，内径为80mm的蒸汽管道，管内蒸汽温度为300℃，管外空气温度为20℃，管道材料的导热系数为50W/(m·K)，管内外表面与流体的对流换热系数分别为=100W/(·K)和=10W/(·K)。试求每米管长的热损失。

答案：

首先，对于圆筒壁的传热热阻包括管内对流换热热阻、管壁导热热阻和管外对流换热热阻。

管内对流换热热阻=（为管内径），=80mm=0.08m，则=≈0.0398m·K/W。

管壁导热热阻=ln（为管外径），=100mm=0.1m，λ=50W/(m·K)，则=ln≈×0.2231≈0.00071m·K/W。

管外对流换热热阻=，则=≈0.3183m·K/W。

总热阻R=++=0.0398+0.00071+0.3183=0.35881m·K/W。

每米管长的热损失=，其中=300℃，=20℃，则=≈780.36W/m。

二、对流换热问题

1.强制对流换热

习题：水以2m/s的流速在直径为50mm的管内流动，管长为5m，水的入口温度为20℃，管内壁温度维持在80℃。已知水的物性参数：ρ=998kg/，=4180J/(kg·K)，μ=1.005×Pa·s，λ=

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