题目
传热部分习题答案⏺解:太阳辐射能的绝大部分集中在2um以下的区域,温度为310K的物体辐射能则绝大部分在6um以上的红外辐射,由图可见,第一种情形与第三种情形,上述波段范围内单色吸收率相同,因而可以作为灰色处理。8-22、一直径为20.m的热流计探头,用以测定一微小表面积的辐射热流,该表面温度为=1000K。环境温度很低,因而对探头的影响可以忽略不计。因某些原因,探头只能安置在与表面法线成45°处,距离l=0.5m。探头测得的热量为W。表面是漫射的 ,而探头表面的吸收比可近似地取为1。试确定的发射率。的面积为。解:对探头:9-6、 试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。 9-7试确定附图a、b中几何结构的角系数X1,2。1.671.01.671.01.331.330.6670.667角系数0.190.1650.2750.2559-10、已知:如图。求:每一对边的角系数、两邻边的角系数及任一边对管子的角系数。解:(1)先计算任一边对圆管的角系数。如下图所示:设圆管表面为5,则由对称性知:,。(2)再计算两邻边的角系数。如图示:,,,(弧度),,。(3)计算每一对边角系数。如图示:。9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为0.8,温度t1=527C及t2=27C,板间远小于板的宽度与高度。试计算:(1)板1的自身辐射;(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)板1、2间的辐射换热量。9-27、设热水瓶的瓶胆可以看作为直径为10.m,高为26cm的圆柱体,夹层抽真空,其表面发射率为0.05。试估沸水钢冲入水瓶后,初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可近似地取为100C,20C。9-35设有如附图所示的几何体,半球表面是绝热的,底面被一直径(D=0.2)分为1、2两部分。表面1为灰体,;表面2为黑体,T2=330。试计算表面1的净辐射损失及表面3的温度。解:网络图如下: 1,2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。9.58、已知:一燃烧试验设备的壁面上安置了一块圆形的耐热玻璃,直径为5cm,穿透比r=0.9,发射率,反射比。环境温度为20℃。玻璃温度是均匀的,其表面与壁面齐平,外表面的对流换热表面传热系数为9.6。燃烧温度为1000k。求:玻璃的温度及散失到环境中的热量。解:当玻璃处于稳态换热时,可以认为玻璃与炉膛间辐射换热中玻璃吸收的部分能量=外表面的自然对流换热+与环境间的辐射换热。于是有:,由此得:,解得: ℃,散热量9-62、已知:一种测定高温下固体材料导热系数的示意性装置如图所示,厚为的方形试件(边长为b)被置于一大加热炉的炉底,其侧边绝热良好,顶面受高温炉的辐射加热,底面被温度为的冷却水冷却,且冷却水与地面间的换热相当强烈。试件顶面的发射率为,表面温度用光学高温测定。炉壁温度均匀,且为。测定在稳态下进行。求:(1)导出试件平均导热系数计算式(设导热系数与温度呈线性关系):(2)对于、、,,的情形,计算导热系数的值。解:(1)在稳态工况下,试件顶面与炉膛的辐射换热量等于通过试件的导热量,且试件两表面温度分别为和,故有:,即。(2)。10.2.已知:一有环肋的肋片管、水蒸气再管内凝结,表面传热系数为12200W/(㎡*K)空气横向掠过管外,按总外表面面积计算的表面传热系数为72.3 W/(㎡*K)。肋片管基管外径为25.4mm,壁厚2mm,肋高15.8mm,肋厚0.318mm,肋片中心线间距为2.5mm。基管与肋片均用铝做成,λ=169W/(m*K)。求:当表面洁净无垢时该肋片管的总传热系数。1.-3、一卧式冷凝器采用外径为25mm,壁厚1.5mm的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝侧的平均传热系数,管内水侧平均的表面传热系数。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数(1) 管子内外表面均是洁净的(2) 管内为海水,流速大于1m/s,结水垢,平均温度小于50C,蒸汽侧有油。10-17、已知:在一逆流式水-水换热器中,管内为热水,进口温度℃出口温度为℃,管外流过冷水,进口温度℃,出口温度℃,总换热量,共有53根内径为16mm、壁厚为1mm的管子。管壁导热系数,管外流体的表面传热系数,管内流体为一个流程。管子内、外表面都是洁净的。求:所需的管子长度。解:计算管内平均换热系数。℃℃,本题中冷热流体总温差为43.3℃,管外冷流体侧占68﹪,管内侧约占32﹪,故不必考虑温差的修正。10-22、欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换,并给出。取总传热系数为,试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。传热部分习题答案1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示,用热电偶来测量管道中高温气流的温度T,壁管温度。试分析热电偶结点的换热方式。解:具有管道内流体对节点的对流换热,沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射1-2. 有一台气体冷却器,气侧表面传热系数=95W/(m.K),壁面厚=2.5mm,水侧表面传热系数W/(m.K)。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:则=94.7,应强化气体侧表面传热。1-22 在上题中,如果气侧结了一层厚为2mm的灰,;水侧结了一层厚为1mm的水垢。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少?解:由题意得=34.61-32 一玻璃窗,尺寸为60,厚为4。冬天,室内及室外温度分别为20℃及-20℃,内表面的自然对流换热表面系数为W,外表面强制对流换热表面系数为50。玻璃的导热系数。试确定通过玻璃的热损失。解:=57.5W-2.一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成,各层的厚度依次为0.7.br>9.m..,1.2mm及9.5mm,导热系数分别为45,0. 07及0.1。冷藏室的有效换热面积为37.2,室内外气温分别为-2℃及30℃,室内外壁面的表面传热系数可分别按1.5及2.5计算。为维持冷藏室温度恒定,试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。解:由题意得==357.14W35.br>7.14×3600=1285.6KJ-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成,且(见附图)。已知,,烘箱内空气温度℃,内壁面的总表面传热系数。为安全起见,希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理,试决定所需保温材料的厚度。环境温度25℃,外表面总传热系数。解:热损失为又℃;联立得2-18 在一根外径为10.mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料,一种材料的导热系数为0.06,另一种为0.12,两种材料的厚度都取为75mm,试比较把导热系数小的材料紧贴管壁,及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响,这种影响影响对于平壁的情形是否存在?假设在两种做法中,绝热层内外表面的总温差保持不变。解:将导热系数小的材料紧贴壁管将导热系数大的材料紧贴壁管则故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。若为平壁,则平壁由于所以不存在此问题。2-31 试比较附图所示的三种一维导热问题的热流量大小:凸面锥台,圆柱,凹面锥台。比较的条件是及导热系数均相同。三种形状物体的直径与x轴的关系可统一为,其中a及n值如下:凸面锥台 柱体 凹面锥台
传热部分习题答案⏺解:太阳辐射能的绝大部分集中在2um以下的区域,温度为310K的物体辐射能则绝大部分在6um以上的红外辐射,由图可见,第一种情形与第三种情形,上述波段范围内单色吸收率相同,因而可以作为灰色处理。8-22、一直径为2
0.m的热流计探头,用以测定一微小表面积的辐射热流,该表面温度为=1000K。环境温度很低,因而对探头的影响可以忽略不计。因某些原因,探头只能安置在与表面法线成45°处,距离l=0.5m。探头测得的热量为W。表面是漫射的 ,而探头表面的吸收比可近似地取为1。试确定的发射率。的面积为。解:对探头:9-6、 试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。 9-7试确定附图a、b中几何结构的角系数X1,2。
1.67
1.0
1.67
1.0
1.33
1.33
0.667
0.667角系数
0.19
0.165
0.275
0.2559-10、已知:如图。求:每一对边的角系数、两邻边的角系数及任一边对管子的角系数。解:(1)先计算任一边对圆管的角系数。如下图所示:设圆管表面为5,则由对称性知:,。(2)再计算两邻边的角系数。如图示:,,,(弧度),,。(3)计算每一对边角系数。如图示:。9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为
0.8,温度t1=527C及t2=27C,板间远小于板的宽度与高度。试计算:(1)板1的自身辐射;(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)板1、2间的辐射换热量。9-27、设热水瓶的瓶胆可以看作为直径为1
0.m,高为26cm的圆柱体,夹层抽真空,其表面发射率为0.05。试估沸水钢冲入水瓶后,初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可近似地取为100C,20C。9-35设有如附图所示的几何体,半球表面是绝热的,底面被一直径(D=
0.2)分为1、2两部分。表面1为灰体,;表面2为黑体,T2=330。试计算表面1的净辐射损失及表面3的温度。解:网络图如下: 1,2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。
9.58、已知:一燃烧试验设备的壁面上安置了一块圆形的耐热玻璃,直径为5cm,穿透比r=
0.9,发射率,反射比。环境温度为20℃。玻璃温度是均匀的,其表面与壁面齐平,外表面的对流换热表面传热系数为9.6。燃烧温度为1000k。求:玻璃的温度及散失到环境中的热量。解:当玻璃处于稳态换热时,可以认为玻璃与炉膛间辐射换热中玻璃吸收的部分能量=外表面的自然对流换热+与环境间的辐射换热。于是有:,由此得:,解得: ℃,散热量9-62、已知:一种测定高温下固体材料导热系数的示意性装置如图所示,厚为的方形试件(边长为b)被置于一大加热炉的炉底,其侧边绝热良好,顶面受高温炉的辐射加热,底面被温度为的冷却水冷却,且冷却水与地面间的换热相当强烈。试件顶面的发射率为,表面温度用光学高温测定。炉壁温度均匀,且为。测定在稳态下进行。求:(1)导出试件平均导热系数计算式(设导热系数与温度呈线性关系):(2)对于、、,,的情形,计算导热系数的值。解:(1)在稳态工况下,试件顶面与炉膛的辐射换热量等于通过试件的导热量,且试件两表面温度分别为和,故有:,即。(2)。1
0.
2.已知:一有环肋的肋片管、水蒸气再管内凝结,表面传热系数为12200W/(㎡*K)空气横向掠过管外,按总外表面面积计算的表面传热系数为72.3 W/(㎡*K)。肋片管基管外径为2
5.4mm,壁厚2mm,肋高15.8mm,肋厚0.318mm,肋片中心线间距为2.5mm。基管与肋片均用铝做成,λ=169W/(m*K)。求:当表面洁净无垢时该肋片管的总传热系数。
1.-3、一卧式冷凝器采用外径为25mm,壁厚1.5mm的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝侧的平均传热系数,管内水侧平均的表面传热系数。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数(1) 管子内外表面均是洁净的(2) 管内为海水,流速大于1m/s,结水垢,平均温度小于50C,蒸汽侧有油。10-17、已知:在一逆流式水-水换热器中,管内为热水,进口温度℃出口温度为℃,管外流过冷水,进口温度℃,出口温度℃,总换热量,共有53根内径为16mm、壁厚为1mm的管子。管壁导热系数,管外流体的表面传热系数,管内流体为一个流程。管子内、外表面都是洁净的。求:所需的管子长度。解:计算管内平均换热系数。℃℃,本题中冷热流体总温差为4
3.3℃,管外冷流体侧占68﹪,管内侧约占32﹪,故不必考虑温差的修正。10-22、欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换,并给出。取总传热系数为,试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。传热部分习题答案1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示,用热电偶来测量管道中高温气流的温度T,壁管温度。试分析热电偶结点的换热方式。解:具有管道内流体对节点的对流换热,沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射1-
2. 有一台气体冷却器,气侧表面传热系数=95W/(
m.K),壁面厚=2.5mm,水侧表面传热系数W/(m.K)。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:则=9
4.7,应强化气体侧表面传热。1-22 在上题中,如果气侧结了一层厚为2mm的灰,;水侧结了一层厚为1mm的水垢。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少?解:由题意得=3
4.61-32 一玻璃窗,尺寸为60,厚为4。冬天,室内及室外温度分别为20℃及-20℃,内表面的自然对流换热表面系数为W,外表面强制对流换热表面系数为50。玻璃的导热系数。试确定通过玻璃的热损失。解:=5
7.5W-
2.一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成,各层的厚度依次为
0.
7.br>9.
m..,
1.2mm及9.5mm,导热系数分别为45,
0. 07及0.1。冷藏室的有效换热面积为37.2,室内外气温分别为-2℃及30℃,室内外壁面的表面传热系数可分别按1.5及2.5计算。为维持冷藏室温度恒定,试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。解:由题意得==35
7.14W3
5.br>7.14×3600=1285.6KJ-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成,且(见附图)。已知,,烘箱内空气温度℃,内壁面的总表面传热系数。为安全起见,希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理,试决定所需保温材料的厚度。环境温度25℃,外表面总传热系数。解:热损失为又℃;联立得2-18 在一根外径为1
0.mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料,一种材料的导热系数为0.06,另一种为0.12,两种材料的厚度都取为75mm,试比较把导热系数小的材料紧贴管壁,及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响,这种影响影响对于平壁的情形是否存在?假设在两种做法中,绝热层内外表面的总温差保持不变。解:将导热系数小的材料紧贴壁管将导热系数大的材料紧贴壁管则故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。若为平壁,则平壁由于所以不存在此问题。2-31 试比较附图所示的三种一维导热问题的热流量大小:凸面锥台,圆柱,凹面锥台。比较的条件是及导热系数均相同。三种形状物体的直径与x轴的关系可统一为,其中a及n值如下:凸面锥台 柱体 凹面锥台
0.m的热流计探头,用以测定一微小表面积的辐射热流,该表面温度为=1000K。环境温度很低,因而对探头的影响可以忽略不计。因某些原因,探头只能安置在与表面法线成45°处,距离l=0.5m。探头测得的热量为W。表面是漫射的 ,而探头表面的吸收比可近似地取为1。试确定的发射率。的面积为。解:对探头:9-6、 试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。 9-7试确定附图a、b中几何结构的角系数X1,2。
1.67
1.0
1.67
1.0
1.33
1.33
0.667
0.667角系数
0.19
0.165
0.275
0.2559-10、已知:如图。求:每一对边的角系数、两邻边的角系数及任一边对管子的角系数。解:(1)先计算任一边对圆管的角系数。如下图所示:设圆管表面为5,则由对称性知:,。(2)再计算两邻边的角系数。如图示:,,,(弧度),,。(3)计算每一对边角系数。如图示:。9-23、两块平行放置的平板表面发射率均为
0.8,温度t1=527C及t2=27C,板间远小于板的宽度与高度。试计算:(1)板1的自身辐射;(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)板1、2间的辐射换热量。9-27、设热水瓶的瓶胆可以看作为直径为1
0.m,高为26cm的圆柱体,夹层抽真空,其表面发射率为0.05。试估沸水钢冲入水瓶后,初始时刻水温的平均下降速率。夹层两壁温可近似地取为100C,20C。9-35设有如附图所示的几何体,半球表面是绝热的,底面被一直径(D=
0.2)分为1、2两部分。表面1为灰体,;表面2为黑体,T2=330。试计算表面1的净辐射损失及表面3的温度。解:网络图如下: 1,2表面间的辐射换热量是由于绝热表面3的存在而引起的。
9.58、已知:一燃烧试验设备的壁面上安置了一块圆形的耐热玻璃,直径为5cm,穿透比r=
0.9,发射率,反射比。环境温度为20℃。玻璃温度是均匀的,其表面与壁面齐平,外表面的对流换热表面传热系数为9.6。燃烧温度为1000k。求:玻璃的温度及散失到环境中的热量。解:当玻璃处于稳态换热时,可以认为玻璃与炉膛间辐射换热中玻璃吸收的部分能量=外表面的自然对流换热+与环境间的辐射换热。于是有:,由此得:,解得: ℃,散热量9-62、已知:一种测定高温下固体材料导热系数的示意性装置如图所示,厚为的方形试件(边长为b)被置于一大加热炉的炉底,其侧边绝热良好,顶面受高温炉的辐射加热,底面被温度为的冷却水冷却,且冷却水与地面间的换热相当强烈。试件顶面的发射率为,表面温度用光学高温测定。炉壁温度均匀,且为。测定在稳态下进行。求:(1)导出试件平均导热系数计算式(设导热系数与温度呈线性关系):(2)对于、、,,的情形,计算导热系数的值。解:(1)在稳态工况下,试件顶面与炉膛的辐射换热量等于通过试件的导热量,且试件两表面温度分别为和,故有:,即。(2)。1
0.
2.已知:一有环肋的肋片管、水蒸气再管内凝结,表面传热系数为12200W/(㎡*K)空气横向掠过管外,按总外表面面积计算的表面传热系数为72.3 W/(㎡*K)。肋片管基管外径为2
5.4mm,壁厚2mm,肋高15.8mm,肋厚0.318mm,肋片中心线间距为2.5mm。基管与肋片均用铝做成,λ=169W/(m*K)。求:当表面洁净无垢时该肋片管的总传热系数。
1.-3、一卧式冷凝器采用外径为25mm,壁厚1.5mm的黄铜管做成热表面。已知管外冷凝侧的平均传热系数,管内水侧平均的表面传热系数。试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数(1) 管子内外表面均是洁净的(2) 管内为海水,流速大于1m/s,结水垢,平均温度小于50C,蒸汽侧有油。10-17、已知:在一逆流式水-水换热器中,管内为热水,进口温度℃出口温度为℃,管外流过冷水,进口温度℃,出口温度℃,总换热量,共有53根内径为16mm、壁厚为1mm的管子。管壁导热系数,管外流体的表面传热系数,管内流体为一个流程。管子内、外表面都是洁净的。求:所需的管子长度。解:计算管内平均换热系数。℃℃,本题中冷热流体总温差为4
3.3℃,管外冷流体侧占68﹪,管内侧约占32﹪,故不必考虑温差的修正。10-22、欲采用套管式换热器使热水与冷水进行热交换,并给出。取总传热系数为,试确定采用顺流与逆流两种布置时换热器所交换的热量、冷却水出口温度及换热器的效能。传热部分习题答案1-7 热电偶常用来测量气流温度。如附图所示,用热电偶来测量管道中高温气流的温度T,壁管温度。试分析热电偶结点的换热方式。解:具有管道内流体对节点的对流换热,沿偶丝到节点的导热和管道内壁到节点的热辐射1-
2. 有一台气体冷却器,气侧表面传热系数=95W/(
m.K),壁面厚=2.5mm,水侧表面传热系数W/(m.K)。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:则=9
4.7,应强化气体侧表面传热。1-22 在上题中,如果气侧结了一层厚为2mm的灰,;水侧结了一层厚为1mm的水垢。其他条件不变。试问此时的总传热系数为多少?解:由题意得=3
4.61-32 一玻璃窗,尺寸为60,厚为4。冬天,室内及室外温度分别为20℃及-20℃,内表面的自然对流换热表面系数为W,外表面强制对流换热表面系数为50。玻璃的导热系数。试确定通过玻璃的热损失。解:=5
7.5W-
2.一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成,各层的厚度依次为
0.
7.br>9.
m..,
1.2mm及9.5mm,导热系数分别为45,
0. 07及0.1。冷藏室的有效换热面积为37.2,室内外气温分别为-2℃及30℃,室内外壁面的表面传热系数可分别按1.5及2.5计算。为维持冷藏室温度恒定,试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。解:由题意得==35
7.14W3
5.br>7.14×3600=1285.6KJ-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成,且(见附图)。已知,,烘箱内空气温度℃,内壁面的总表面传热系数。为安全起见,希望烘箱炉门的 外表面温度不得高于50℃。设可把炉门导热作为一维问题处理,试决定所需保温材料的厚度。环境温度25℃,外表面总传热系数。解:热损失为又℃;联立得2-18 在一根外径为1
0.mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料,一种材料的导热系数为0.06,另一种为0.12,两种材料的厚度都取为75mm,试比较把导热系数小的材料紧贴管壁,及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响,这种影响影响对于平壁的情形是否存在?假设在两种做法中,绝热层内外表面的总温差保持不变。解:将导热系数小的材料紧贴壁管将导热系数大的材料紧贴壁管则故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。若为平壁,则平壁由于所以不存在此问题。2-31 试比较附图所示的三种一维导热问题的热流量大小:凸面锥台,圆柱,凹面锥台。比较的条件是及导热系数均相同。三种形状物体的直径与x轴的关系可统一为,其中a及n值如下:凸面锥台 柱体 凹面锥台
题目解答
答案
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