中国建筑工业出版社 传热学课后答案答案传热答案(2)

h(t?tf)?ddx4h(t?tf)??量就是内热源强度。qv?? d2d?()dx2d2t4h?(t?tf)?0 0

4hd2t4hd2t(t?tf)?0可化为2?m2(t?tf) 令m?，则2?d?dxd?dxd2?肋的过余温度为θ=t-tf，则θ1=t1-tf，θ2=t2-tf，2?m?

2dxc1?根据边界条件，求得：

??c1exp(mx)?c2exp(?mx)

?2??1exp(?ml)exp(ml)?exp(?ml)所以该杆长的温度分布为：

c2??1exp(ml)??2exp(ml)?exp(?ml)

???2??1exp(?ml)exp(ml)?exp(?ml)exp(mx)??1exp(ml)??2exp(ml)?exp(?ml)exp(?mx)

25. 解：温度??44.88ch?0.472?18.9x? 散热量?=321.33(W) 26． 解:tf=100℃

测温误差：△t=16℃

27. 解：材料改变后，测出tL=99.85% 误差：100-99.85=0.15℃ 28． 答：（1）铝材料?f?0.961 (2) 钢材?f?0.853

29． 答：总散热量包括肋表面管壁面散热之和：11.885kW 31. 答：散热量：484.29（W/m） 32. 答：H?3?，??154.21?W? 34. 答：接触面上温差51.4℃

第三章 非稳态导热

1. 何谓正常情况阶段，这一阶段的特点是什么？ 答：正常情况阶段：物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，该阶段为物体加热或冷却过程中温度分布变化的第二阶段。

2. 何谓集总参数分析，应用这种方法的条件是什么？应怎样选择定型尺寸？

答：当Bi<0.1时，可以近似地认为物体的温度是均匀的，这种忽略物体内部导热热阻，认为物体温度均匀一致的分析方法称为集总参数法。

给出任意形态的物体，由于它的导热系数很大，或者它的尺寸很小，或者它的表面与周围流体间的表面传热系数很小，因此物体的Bi准则小于0.1，可以采用集总参数法。 3. 试举例说明温度波的衰减和延迟性质。

答：综合温度的振幅为37.1℃，屋顶外表面温度振幅为28.6℃，内表面温度振幅为4.9℃，振幅是逐层减小的，这种现象称为温度波的衰减。

不同地点，温度最大值出现的时间是不同的，综合温度最大值出现时间为中午12点，而屋顶外表面最大值出现时间为12点半，内表面最大值出现时间将近16点，这种最大值出现时间逐层推迟的现象叫做时间延迟。

4. 用不锈钢作底板的家用电熨斗初始时处于室温tf。当开关接通后，电热器在底板内以qvＷ/m3的强度发热。不锈钢的热物性参数λ、ρ和c均为已知，不锈钢的体积为Ｖ，暴露于空气中的表面面积为Ａ，该表面与空气之间的表面传热系数为h，试用集总参数法分析电熨斗底板温度变化T(?).

答：根据物体热平衡方程式得，

???cV?Vqv?hA??? qvVhA?(?)??cexp(?)hA?cVqvV又当?=0时，?（0）=0，c?

hAqvVhA?(?)?[1?exp(??)] 所以，

hA?cV5. 该热电偶外形为球形，定性尺寸L? ?c1?1.52 s

R?0.0253m

?c2?0.7 s

?6.

L?4?0.000716(mm)2???0.003?0.016?4?0.003

?0.0032?0.016?c??cV?A??cLn?111.56S

7.此答案取热电偶球形直径d=0.5mm,则τ=14.43 s T=119.05℃ 8. ??426(s) 9. τ=0.554(h) 10. h=83.2 W/(m2·K) 11．??48min 12. ??6?h? 13. τ=3.56(h)

14. ?0??12?22?34 ??12?22??10

????c?hA?h??L1.11?10????????????n??0?h347.5?10?74??

?448717(s)15. ??5.97(h)

16. 10分钟后棒中心及表面均为油温tm?tW?300c ??71 s,

?I?1043 KJ

17. τ=2.508(h)

18. tw=30.85℃ tx=0.1=21.53℃ 19. λ=0.0502w/(m·k) 20.

21. ??2.32h

22. Qw=1014.97(w/m2) 23. 砖墙x=0.618 m 木墙x=0.25 m

24. x=0.1m tmin=-1.883℃ ??2.1h x=0.5 m,tmin=0.681℃ ??10.5h

第五章 对流换热分析

1. 影响对流换热的因素有流体种类、速度、物理性质、表面温度、环境温度、形状、尺寸、位置、表面状况.....等等，试以你的感性认识举例说明这些因素的存在。

答：①日常生活中，蒸汽换热与水换热，其种类不同，物理性质也不同，则换热效果也明显不同。

②在晴朗无风的天气里与有风的天气里晒衣服，其流体速度不同，衣服晒干的时间也是不同的，说明换热效果有不同。

③一杯水放在空气装配能够与放在冰箱里，环境温度不同，其换热效果有是不同的。

④板式换热器与肋片式换热器形状不同，定性尺寸也不同，换热效果也不同。

⑤粗糙管与光滑管的换热效果也是不一样的。

⑥换热器放在窗下面与放在墙角换热效果是不一样的。

2.试设想用什么方法可以实现物体表面温度恒定、表面热流恒定的边界条件？

答：加热水使其在沸腾状态，放一物体在沸腾水中，此状况下物体表面温度可认为是恒定的。将一物体外层包裹一层绝热材料，再将物体连入一恒定电流的加热器中，则其物体可认为是表面热流恒定。 3.试就自然界和日常生活中的对流换热现象举例，说明哪些现象可以作为常壁温或者常热流边界条件来处理？哪些现象可以近似地按常壁温或常热流处理？

答：在冰箱内层结了一层冰，与冰箱内物体换热，此时，冰箱内壁是常壁温的。电炉加热可视为常热流。水壶烧开水，可近似认为是恒热流的加热方式。暖壶装满热水内壁可近似认为是常壁温的。

5. 沸腾水与常温水的温度有没有数量级差别？如果厚度相比是否可以认为是1与§之比？

答：沸腾水与常温水的温度没有数量级差别。如果流体外掠长度只有1mm的平板，那么它的板长与边界厚度相比是可以认为是1与§之比。

6.对流换热过程微分方程式与导热过程的第三类边界条件表达式两者有什么不同之处？

-l?t()w,x ① 答：对流换热过程微分方程式：hx=Dtx?y导热过程的第三类边界条件表达式为：

?th（t｜s- t｜f）=- l()s ②

?n①式中为x点贴壁处流体的温度梯度，k/m。由近壁面的温度场确定，

l为流体的导热系数，qx为对流换热量，是随着x的变化而变化的，

而②中是确定的。②式中的l是传热体的导热系数，由传热材料决定。 7.流体外掠平板，在温度条件不变的情况下，主流速度增加时，它的局部和平均表面传热系数都增加，试从换热原理进行分解释。 答：主流速度增加时，速度边界层厚度减小，在温度条件不变时即使温度条件不变，热边界层厚度减小，增加了边界层内的温度梯度，从而局部和平均表面传热系数都增加。

8．在相同温度及速度条件下，不同Pr流体外掠平板时的温度及速度边界层厚度、速度及温度梯度及平均表面传热系数等有何差异？ 答：Pr大的流体，温度边界层厚度小于速度边界层厚度，温度梯度速度大于速度梯度，则平均表面传热系数将较大。

11. 为什么Pr《1时，则δt》δ，试分析在δt>δ区域内的流动及换热的机制。