郑州大学传热学习题集苏小江2014/6/1内容：书中例题和课后习题绪论例0-1 某住宅砖墙壁厚为mm ，其导热系数为W/(m2K)，墙壁内、外两侧的表面传热系数分别为： ，冬季内外两侧空气的温度分别为：，试计算墙壁的各项热阻，传热系数以及热流密度。例0-2 一冷库外墙的内壁面温度为，库内冷冻物及空气温度均为。已知壁的表面传热系数为，壁与物体间的系统辐射系数，试计算该壁表面每平方米的冷量损失？并对比对流换热与热辐射冷损失的大小？13、求房屋外墙的散热热流密度q以及它的内外表面温度tw1和tw2。已知：=360mm，室外温度tf2= -10，室内温度tf1=18，墙的=0.61W/(m.K),内壁表面传热系数h1=87W/(m.K)，外壁h2=124W/(m.K)。已知该墙高2.8m，宽3m，求它的散热量？15、空气在一根内径50mm,长2.5m的管子内流动并被加热，已知空气平均温度为85，管壁对空气的h=73W/m.，热流通量=5110W/。，试确定管壁温度及热流量。16、已知两平行平壁，壁温分别为tw1=50，tw2 =20，辐射系数3.96，求每平方米的辐射换热量W/。若tw1增加到200，辐射换热量变化了多少?第一章 导热理论基础例1-1厚度为 的无限大平壁，为常数，平壁内具有均匀内热源qv(W/m)，平壁x=0的一侧绝热， x=的一侧与温度为的流体直接接触进行对流换热，表面传热系数h是已知的，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。例1-2 一半径为R长度为l的导线，其导热系数为常数。导线的电阻率为(.m/m)。导线通过电流I(A)而均匀发热。已知空气的温度为tf，导线与空气之间的表面传热系数为h，试写出这一稳态导热过程的完整数学描述。2、已知Low-e膜玻璃的导热系数为0.62W/(m.K)玻璃的导热系数为0.65W/(m.K)空气的导热系数为0.024W/(m.K)氩气的导热系数为0.016W/(m.K)试计算该膜双中空玻璃导热热阻。6、一厚度为50mm的无限大平壁，其稳态温度分布为: 式中a=200，b=2000/m2。若平壁材料导热系数为45W/m.，试求：(1)平壁两侧表面处的热流通量；(2)平壁中是否有内热源?为什么?若有的话，它的强度应是多大?第二章 稳态导热例2-1有一锅炉炉墙由三层组成，内层是厚 1 =230mm的耐火砖，导热系数 1 =1.10W/(mK)；外 层是 3 =240mm的红砖层，导热系数 3 =0.58W/(mK)； 两层中间填以 2 =50mm的水泥珍珠岩制品保温层，导 热系数 2 =0.072W/(mK)。已知炉墙内、外两表面温 度t w1 =500、t w2 =50，试求通过炉墙的导热热流密 度及红砖层的最高温度。例2-2一由三层平壁组成的锅炉炉墙，结构与例2-1相同。但已知边界条件改为第三类，即：炉墙内侧温度tf1=511，烟气侧对流换热的表面传热系数h1=31.1W/(m.K)；炉墙外厂房空气温度tf2=22，空气侧对流换热的表面传热系数h2=12.2W/(m.K)。试求通过该炉墙的热损失和炉墙内、外表面的温度tw1和tw2。例2-3 一炉渣混凝土空心砌块，结构尺寸如图所示。炉渣混凝土的导热系数l1=0.79W/(mK)，空心部分的导热系数l2=0.29W/(mK)。试计算砌块的导热热阻。 例2-4外径为200mm的蒸汽管道，管壁厚8mm，管外包硬质聚氨酯泡沫塑料保温层，导热系数1=0.022W/(m.K)，厚40mm。外壳为高密度聚乙烯管，导热系数2=0.3W/(m.K)，厚5mm。给定第三类边界条件：管内蒸汽温度tf1=300，管内蒸汽与管壁之间对流换热的表面传热系数h1=120W/(m.K)；周围空气温度tf2=25，管外壳与空气之间的表面传热系数h2=10W/(m.K)。求单位管长的传热系数kl、散热量ql和外壳表面温度tw3。例2-5设管道外径d=15mm，如果用软质泡沫塑料作为保温层是否合适？已知其导热系数=0.034W/(m.K)，保温层外表面与空气之间的表面传热系数h=10W/(m.K)。例2-6 一铁制的矩形直肋，厚 =5 mm，高H = 50 mm，宽L = 1m，材料导热系数 =58 w/mK， 肋表面放热系数h = 12 w/mK，肋基的过余温度o = 80 oC。求肋表面散热量和肋端过余温度。例2-6如图2-18所示的环形肋壁，肋片高度l=19.1mm、厚度=1.6mm，肋片是铝制并镶在直径为25.4mm的管子上，铝的导热系数=214W/(m.K)。已知管表面温度t0=171.1，周围流体温度tf=21.1，肋片表面与周围流体之间的表面传热系数h=141.5W/(m.K),试计算每片肋片的散热量。例2-8一传达室小屋，室内面积为3mx4m,高度为2.8m，红砖墙厚度为240mm，红砖的导热系数为0.43W/(m.K)。已知墙内表面温度为20，外表面温度为-5，试问通过传达室的四周墙壁的散热量为多少？8、某建筑物的混凝土屋顶面积为20m，厚为140mm，外表面温度为-15。已知混凝土的导热系数为1.28 W/(m.K)，若通过屋顶的散热量为5.5x10W，试计算屋顶内表面的温度。9、某教室的墙壁是一层厚度为240mm的砖层和一层厚度为20mm的灰泥构成。现在拟安装空调设备，并在内表面加一层硬泡沫塑料，使导入室内的热量比原来减少80%。已知砖的导热系数0.7W/(mK)，灰泥的0.58W/(mK)，硬泡沫塑料的0.06W/(mK)，试求加贴硬泡沫塑料层的厚度。16、蒸汽管道的内、外直径分别为160mm和170mm，管壁导热系数=58W/m.，管外覆盖两层保温材料：第一层厚度2=30mm，导热系数20.093W/m.；第二层3=40mm，导热系数30.17W/m.，蒸汽管的内表面温度 tw1=300。保温层外表而温度 tw4=50，试求：(1)各层热阻，并比较其大小，(2)每米长蒸汽管的热损失，(3)各层之间的接触面温度 tw2和 tw3。19、一外径为100mm，内径为85mm的蒸汽管道，管材的导热系数为40W/(mK)，其内表面温 度为180，若采用0.053W/(mK)的保温材料进行保温，并要求保温层外表面温度不高于40，蒸汽管允许的热损失 ql=52.3 W/m。问保温材料层厚度应为多少？23、一直径为d,长度为l的细长圆杆,两端分别与温度为t1和t2的表面紧密接触,杆的侧面与周围流体间有对流换热,已知流体的温度为tf,而tft1或t2,杆侧面与流体间的表面传热系数为h,杆材料的导热系数为,试写出表示细长杆内温度场的完整数学描述,并求解其温度分布。24、一铝制等截面直肋，肋高为25mm，肋厚为3mm，铝材的导热系数为140W/(mK)，周围空气与肋表面的表面传热系数为h752w/(m.k)g。已知肋基温度为80和空气温度为30，假定肋端的散热可以忽略不计，试计算肋片内的温度分布和每片肋片的散热量。27、一肋片厚度为3mm，长度为16mm，是计算等截面直肋的效率。（1）铝材料肋片，其导热系数为140W/(mK),对流换热系数h=80W/(mK);（2）钢材料肋片，其导热系数为40W/(mK),对流换热系数h=125W/(mK)。第三章 非稳态导热例3-1 一无限大平壁厚度为0.5m， 已知平壁的热物性参数l=0.815W/(m.k), c=0.839kJ/(kg.k), r=1500kg/m, 壁内温度初始时均为一致为18C，给定第三类边界条件：壁两侧流体温度为8 C，流体与壁面之间的表面传热系数h=8.15w/（m.K），试求6h后平壁中心及表面的温度。例3-2已知条件同例3-1，试求24h及三昼夜后，平壁中心及表面的温度；并求24h中每平方米平壁表面放出的热量。例3-3 一道用砖砌成的火墙,已知砖的密度=1925kg/m，比定压容cp=0.835kJ/(kg.)，导热系数=0.72 W/(m.)。突然以110的温度加于墙的一侧。如果在5h内火墙另一侧的温度几乎不发生变化，试问此墙的厚度至少为多少？若改用耐火砖砌火墙，耐火砖的密度=2640 kg/m，比定压容cp=0.96kJ/(kg.)，导热系数=1.0W/(m.)，这时此墙的厚度至少为多少？例3-4 应用恒定作用的热源法测定建筑材料的热扩散率。采用510m厚的鏮铜箔作为平面热源，已知初始温度t0=18，通电加热360s后，测量得到x=0处的温度tx=0=31.1，x=20mm处的温度x=20.64，试计算该材料的热扩散率。例3-5 有一直径为0.3m、长度为0.6m的钢圆柱，初始温度为20，放入炉温为1020的炉内加热，已知钢的导热系数30W/(mK)， 热扩散率a6.2510-6m2/s，钢柱表面与炉内介质之间的总换热系数h=200w/(mK)，试求加热1h时后，如图所示钢柱表面和中心点1、2、3和4的温度以及加热过程中吸收的热量。8、一钢板厚度为3mm,面积为11,初始温度均匀为300,放置于20的空气中冷却。已知钢板的导热系数为=48.5W/(mk),热扩散率a=12.710-6/s,板与空气之间的表面传热系数h=39 W/(m.K)，问需要多长时间钢板才能降低至50。 9、一不锈钢板厚度为0.15m，初始温度为20，放置在温度为1200的炉内加热，已知不锈钢热扩散率为3.9510-6s，钢板在炉内的表面传热系数为250W(.K)，试求钢板加热到800时所需时间。10、将初始温度为80，直径为20mm的铜棒突然置于温度为20、流速为 12m/s的风道中，5min后铜棒温度降低到34。计算气体与铜棒的换热系数？ 已知：铜棒 = 8954 kg m3