傳熱學(xué)第四版習(xí)題答案高教出版社

1、第一章第一章能量平衡分析能量平衡分析11夏天的早晨，一個(gè)大學(xué)生離開(kāi)宿舍時(shí)的溫度為20℃。他希望晚上回到房間時(shí)的溫度能夠低一些，于是早上離開(kāi)時(shí)緊閉門窗，并打開(kāi)了一個(gè)功率為15W的電風(fēng)扇，該房間的長(zhǎng)、寬、高分別為5m、3m、2.5m。如果該大學(xué)生10h以后回來(lái)，試估算房間的平均溫度是多少？解：因關(guān)閉門窗戶后，相當(dāng)于隔絕了房間內(nèi)外的熱交換，但是電風(fēng)扇要在房間內(nèi)做工產(chǎn)生熱量：為J54000036001015＝??全部被房間的空氣吸收而升溫，空氣

2、在20℃時(shí)的比熱為：1.005KJKg.K密度為1.205Kgm3所以89.11005.1205.15.235105400003?????????t當(dāng)他回來(lái)時(shí)房間的溫度近似為32℃。12理發(fā)吹風(fēng)器的結(jié)構(gòu)示意圖如附圖所示，風(fēng)道的流通面積2260cmA?，進(jìn)入吹風(fēng)器的空氣壓力kPap100?，溫度251?t℃。要求吹風(fēng)器出口的空氣溫度472?t℃，試確定流過(guò)吹風(fēng)器的空氣的質(zhì)量流量以及吹風(fēng)器出口的空氣平均速度。電加熱器的功率為1500W。解：

3、13淋浴器的噴頭正常工作時(shí)的供水量一般為每分鐘31000cm。冷水通過(guò)電熱器從15℃被加熱到43℃。試問(wèn)電熱器的加熱功率是多少？為了節(jié)省能源，有人提出可以將用過(guò)后的熱水（溫度為38℃）送入一個(gè)換熱器去加熱進(jìn)入淋浴器的冷水。如果該換熱器能將冷水加熱到27℃，試計(jì)算采用余熱回收換熱器后洗澡15min可以節(jié)省多少能源？解：14對(duì)于附圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、熱表面間熱量交換的方式有何不同？如果要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用

4、哪一種布置？解：（a）中熱量交換的方式主要為熱傳導(dǎo)。（b）熱量交換的方式主要有熱傳導(dǎo)和自然對(duì)流。所以如果要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用（a）布置。15一個(gè)內(nèi)部發(fā)熱的圓球懸掛于室內(nèi)，對(duì)于附圖所示的三種情況，試分析：（1）圓球表面散熱的方式；（2）圓球表面與空氣之間的換熱方式。解：（2）圓球?yàn)楸砻鎮(zhèn)鳠岱绞缴?。?）換熱方式：（a）自然對(duì)流換熱；（b）自然對(duì)流與強(qiáng)制對(duì)流換熱相當(dāng)?shù)倪^(guò)渡流傳熱；（c）強(qiáng)制對(duì)流換熱；16一宇宙飛船的

5、外形示于附圖中，其中外遮光罩是凸出于飛船體之外的一個(gè)光學(xué)窗口，其表面的溫度狀態(tài)直接影響到飛船的光學(xué)遙感器。船體表面各部分的表面溫度與遮光罩的表面溫度不同。試分析，飛船在太空中飛行時(shí)與遮光罩表面發(fā)生熱交換的對(duì)象可能有哪些？換熱的方式是什么？解：一遮光罩與外界發(fā)生輻射換熱及遮光罩外表與船體外表進(jìn)行輻射。傳熱方式為（輻射）17熱電偶常用來(lái)測(cè)量氣流溫度。如附圖所示，用熱電偶來(lái)測(cè)量管道中高溫氣流的溫度Tf壁管溫度f(wàn)wTT?。試分析熱電偶結(jié)點(diǎn)的換熱

6、方式。解：具有管道內(nèi)流體對(duì)節(jié)點(diǎn)的對(duì)流換熱，沿偶絲到節(jié)點(diǎn)的導(dǎo)熱和管道內(nèi)壁到節(jié)點(diǎn)的熱輻射。18熱水瓶膽剖面的示意圖如附圖所示。瓶膽的兩層玻璃之間抽成真空，內(nèi)膽外壁及外膽內(nèi)壁涂了反射率很低的銀。試分析熱水瓶具有保溫作用的原因。如果不小心破壞了瓶膽上抽氣口處的密閉性，這會(huì)影響保溫效果嗎？解：保溫作用的原因：內(nèi)膽外壁外膽內(nèi)壁涂了反射率很低的銀，則通過(guò)內(nèi)外膽向外輻射的熱量很少，抽真空是為了減少內(nèi)外膽之間的氣體介質(zhì)，以減少其對(duì)流換熱的作用。如果密閉性

7、破壞，空氣進(jìn)入兩層夾縫中形成了內(nèi)外膽之間的對(duì)流傳熱，從而保溫瓶的保溫效果降低。導(dǎo)熱導(dǎo)熱19一磚墻的表面積為122m，厚為260mm，平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.5W（m.K）。設(shè)面向室內(nèi)的表面溫度為25℃，117有兩塊無(wú)限靠近的黑體平行平板，溫度分別為21TT。試按黑體的性質(zhì)及斯藩玻爾茲曼定律導(dǎo)出單位面積上輻射換熱量的計(jì)算式。（提示：無(wú)限靠近意味著每一塊板發(fā)出的輻射能全部落到另一塊板上。）解：由題意411Tqf??422Tqf??兩板的換熱量為)

8、(4241TTq???118宇宙空間可近似地看成為0K的真空空間。一航天器在太空中飛行，其外表面平均溫度為250℃，表面發(fā)射率為0.7，試計(jì)算航天器單位表面上的換熱量。解：4Tq???=0.7155250).(1067.54428?????KmWW2m119在114題目中，如果把芯片及底板置于一個(gè)封閉的機(jī)殼內(nèi)，機(jī)殼的平均溫度為20℃，芯片的表面黑度為0.9，其余條件不變，試確定芯片的最大允許功率。解：??00014.0])27320()

9、27385[(1067.59.04484241??????????＝輻射TTA??P輻射對(duì)流＋??＝1.657W120半徑為0.5m的球狀航天器在太空中飛行，其表面發(fā)射率為0.8。航天器內(nèi)電子元件的散熱總共為175W。假設(shè)航天器沒(méi)有從宇宙空間接受任何輻射能量，試估算其表面的平均溫度。解：電子原件的發(fā)熱量＝航天器的輻射散熱量即：4TQ???4AQT????=187K熱阻分析熱阻分析121有一臺(tái)氣體冷卻器，氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1h＝95W(m2

10、.K)，壁面厚?＝2.5mm，).(5.46KmW??水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)58002?hW(m2.K)。設(shè)傳熱壁可以看成平壁，試計(jì)算各個(gè)環(huán)節(jié)單位面積的熱阻及從氣到水的總傳熱系數(shù)。你能否指出，為了強(qiáng)化這一傳熱過(guò)程，應(yīng)首先從哪一環(huán)節(jié)著手？解：010526.0111??hR10376.55.460025.052???????R10724.1580011423?????hR則?????21111hhK＝94.7).(2KmW，應(yīng)強(qiáng)化氣體側(cè)表面?zhèn)鳠帷?/p>

11、122在上題中，如果氣側(cè)結(jié)了一層厚為2mm的灰，).(116.0KmW??水側(cè)結(jié)了一層厚為1mm的水垢).(15.1KmW??。其他條件不變。試問(wèn)此時(shí)的總傳熱系數(shù)為多少？解：由題意得5800115.1001.05.460025.0116.0002.0951111123322111??????????hhK??????＝34.6).(2KmW123在鍋爐爐膛的水冷壁管子中有沸騰水流過(guò)，以吸收管外的火焰及煙氣輻射給管壁的熱量。試針對(duì)下列三種