大学精品课件：传热学第1章　绪论课堂讲解.doc

1、第第 1 章章 绪论绪论 课堂讲解 【1-4】 对于附图所示的两种水平夹层， 试分析冷、 热表面间热量交换的方式有何不同？ 如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？ 【解】 （a）中热量交换的方式主要为热传导。 （b）热量交换的方式主要有热传导和自然对流。 所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用（a）布置。 【1-15】 用均匀的绕在圆管外表面上的电阻带作加热元件，以进行管内流体对流换热 的实验，如附图所示。用功率表测得外表面加热的热流密度为 3500W/m2；用热电偶测得某一 截面上的空气温度为 45，内管壁温度为 80。设热量沿径向传递，外表面绝热良好，试

2、计 算所讨论截面上的局部表面传热系数。圆管的外径为 36mm，壁厚为 2mm。 【解】 由题意 fw tthAqA inout fw ttlrhlRq22 mm182/36R mm16218Rr KmW 112.5 458016 183500 2 2 2 fwfw ttr qR ttlr lRq h 【1-36】航空喷气发动机的工作叶片与高温的燃气相接触，为了使叶片金属的温度不超 过允许数值，常在叶片中间铸造出冷却通道，从压气机出口抽出一小部分冷空气进入这些通 道。附图中示意性地画出了这样的叶片的截面。现在给出以下数据：空心叶片内表面面积 Ai=200mm2； 冷却空气的平均温度 tfi=70

3、0， 表面传热系数 hi=320W/(m2K)； 面积 Ao=2840mm2 的叶片外表面与平均温度为 1000的燃气接触，平均表面传热系数 ho=1420W/(m2K)。此时 叶片外表面温度为 820，内表面温度为 790。试分析此时该叶片内的导热是否处于稳态？ 【解】 由题意 wofoooo ttAh fiwiiii ttAh W725.90482010001028401420 6 o W5.7670079010200320 6 i oo 非稳态 课后作业 【1-8】热水瓶胆剖面的示意图如附图所示。瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及 外胆内壁涂了发射率很低（约 0.05）的银。试分析热

4、水瓶具有保温作用的原因。如果不小心 破坏了瓶胆上抽气口处的密闭性，这会影响保温效果吗？ 【解】保温作用的原因：内胆外壁、外胆内壁涂了发射率很低的银，则通过内外胆向外 辐射的热量很少，抽真空是为了减少内外胆之间的气体介质，以减少其对流换热的作用。如 果密闭性破坏，空气进入两层夹缝中，形成了内外胆之间的对流传热，从而保温瓶的保温效 果降低。 【1-10】一炉子的炉墙厚 13cm，总面积为 20m2，平均导热系数为 1.04W/(mK)，内外壁 温分别是 520及 50。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是 2.09104 kJ/kg，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 【解】【解】根据傅

5、利叶公式 75200W 13. 0 505202004. 1 tA Q 每天用煤 dkg310.87 101009. 2 75200360024 34 【1-16】为了说明冬天空气的温度以及风速对人体冷暖感觉的影响，欧美国家的天气预 报中普遍采用风冷温度的概念（wind-chill temperature） 。风冷温度是一个当量的环境温度，当 人处于静止空气的风冷温度下时其散热量与人处于实际气温、实际风速下的散热量相同。从 散热计算的角度可以将人体简化为直径为 25cm、高 175cm、表面温度为 30的圆柱体，试 计算当表面传热系数为 15W/(m2K)时人体在温度为 20的静止空气中的散热

6、量。 如果在一个 有风的日子，表面传热系数增加到 50W/(m2K)，人体的散热量又是多少？此时风冷温度是多 少？ 【解】人体散热面积 2 22 m1.4235 4 25. 0 75. 125. 0 4 d dlA 人体在温度为 20的静止空气中的散热量 W213.5320301.423515 fw11 ttAh 人体在温度为 20的有风的空气中的散热量 W711.7720301.423550 fw22 ttAh 设风冷温度为 twct，则处于静止空气的风冷温度下的散热量 wctw12 ttAh 则 wctw1fw2 ttAhttAhC3.3332030 15 50 30 fw 1 2 wwc

7、t tt h h tt 【1-18】宇宙空间可近似地看成为 0K 的真空空间。一航天器在太空中飞行，其外表面 平均温度为 250K，表面发射率为 0.7，试计算航天器单位表面上的换热量。 【解】W1552501067. 57 . 0 484 Tq 【1-21】 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数 h1=95W/(m2K)，壁面厚 =2.5mm， =46.5W/(mK)，水侧表面传热系数 h2=5800W/(m2K)。设传热壁可以看成平壁，试计算各个 环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首 先从哪一环节着手？ 【解】 WKm0.010526 95 11

8、2 1 1 h R； WKm105.376 5 .46 105 . 2 25- 3 2 R； WKm101.724 5800 11 24- 2 3 h R KmW0 .93 11 11 2 21 321 hh RRR K 应首先强化气体侧表面传热。 【1-23】在锅炉炉膛的水冷壁管子中有沸腾水流过，以吸收管外的火焰及烟气辐射给管 壁的热量。试针对下列三种情况，画出从烟气到水的传热过程的温度分布曲线： (1) 管子内外均干净； (2) 管内结水垢，但沸腾水温与烟气温度保持不变； (3) 管内结水垢，管外结灰垢，沸腾水温及锅炉的产气率不变。 【解】 【1-28】对于图 1-4 所示的穿过平壁的传热过程，试分析下列情形下温度曲线的变化趋 向： （1）/0； （2）h1； （3）h2。 【解】对于此传热过程的各个环节， A 恒定。 （1）在固体平壁中， A A tt 2w1w ，当0 时，0 2w1w tt，温度曲线的 变化趋向水平线。 （2）在高温流体侧， 11 1w1f 1 hA Ah tt，当 1 h时，0 1w1f tt，温度曲线的变 化趋向水平线。 （3）在低温流体侧， 22 2f2w 1 hA Ah tt，当 2 h时，0 2f2w tt，温度曲线的 变化趋向水平线。