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第一章导热理论基础1.按20℃时，铜、碳钢（1.5%C）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。答：铜铝黄铜碳钢；隔热保温材料导热系数最大值为0.12W/（m•K）膨胀珍珠岩散料：25℃60-300Kg/m30.021-0.062W/（m•K）矿渣棉：30℃207Kg/m30.058W/（m•K）软泡沫塑料：30℃41-162Kg/m30.043-0.056W/（m•K）2.推导导热微分方程式的已知前提条件是什么？答：导热物体为各向同性材料。3．(1)mkx,q=-2×105(w/m2).(2)mkxq=2×105(w/m2).4.(2)w/m35.已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导圆柱坐标系的导热微分方程式。答：2222211[()]ttttarrrrrz6.已知物体的热物性参数是λ、ρ和c，无内热源，试推导球坐标系的导热微分方程式。答：2222222111[()(sin)]sinsintttt7.一半径为Ｒ的实心球，初始温度均匀并等于t0，突然将其放入一温度恒定并等于tf的液体槽内冷却。已知球的热物性参数是λ、ρ和c，球壁表面的表面传热系数为h，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。答：2201[()],0,00,0,0,,()frRrRttrrRcrrrrRtttrRhttr8.从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热将热量散发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为ε，导热系数为λ，棒的长度为l，横截面面积为f，截面周长为Ｕ，棒根部温度为Ｔ0。外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。答：x=0,t+273=T0t第二章稳态导热1.为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线而是一条折线？答：因为不同材料的平壁导热系数不同。2.导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都给定第二类边界条件，问能否惟一地确定平壁中的温度分布？为什么？答：不能。因为在导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热中t为常数，q为定值，由求解得q常数c无法确定，所以不能惟一地确定平壁中的温度分布。3.导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，试问（1）若平壁两侧给定第一类边界条件tw1和tw2，为什么这一导热过程的温度分布与平壁的材料无关？为什么？（2）相同的平壁厚度，不同的平壁材料，仍给定第一类边界条件，热流密度是否相同。答：（1）因为在该导热过程中12wwttdt（2）不相同。因为t，tx为定值，而λ不同，则q随之而变。4.如果圆筒壁外表面温度较内表面温度高，这时壁内温度分布曲线的情形如何？答：圆筒壁内的温度分布曲线为11121221ln5.参看图2-19，已知球壁导热系数λ为常数，内外表面分别保持tw1和tw2，度推导空心球壁导热量计算公式和球壁的导热热阻。答：球体的22222222211()(2)020ttttrrrrrrrrrttrrr当r=r1时，t=tw1当r=r2时，t=tw2对上式进行求解得212111dtdrcrtccr12112212122111212211所以球体的温度分布为221212球体的导热量计算公式为Q=Aq=4r2q,且32.地球33.(1)T=393.5K(2)T=263.2K(3)T=588.5K第十章传热和换热器1．计算肋壁的传热系数的公式和平壁的有何不同？式（10-3）可否用于肋壁？答：平壁的传热系数k。=1211；肋壁的传热系数1121；或2121。1k、2k不同点在于它们的计算传热量的面积基准不同。书本中的(10-3)即是可以用于肋壁的2．在什么具体情况下：；；；。答：具体情况如下：：表示辐射换热面的传热系数为负值，辐射热量由环境传向物体表面,对流换热量由物体表面传向物体周围的流体；：表示辐射换热面的传热系数为正值，辐射热量由环境传向物体表面,对流换热量由物体表面传向物体周围的流体；：表示辐射换热面的传热系数为正值，辐射热量由环境传向物体表面,对流换热量由物体表面传向物体周围的流体；：表示辐射换热面的传热系数为负值，辐射热量由环境传向物体表面,对流换热量由物体表面传向物体周围的流体。3．若两换热器冷热流体进出口温度相同，但效能不同，是否可以说效能大者设计一定合理？怎样才能提高效能？答：效能大的并不一定是合理的。因为换热器的的大小受传热面、流动状态、表面状况、换热面的形状和大小、能量传递方式的影响。通过提高上述因素提高，而使得成本增加。有时的提高不明显，但成本资金的浪费却很大，所以要有优化的思想，一个合理的是最好的。提高的方法：扩大传热面的面积、改变流体状况、改变流体物性、改变表面状况、改变换热面的形状和大小、改变能量传递方式、靠外力产生振荡，强化换热。4．为什么逆流换热器的效能极限可接近1，而顺流不可能？答：逆流的换热比顺流的充分。在相同的进出口温度下，逆流比顺流平均温差大。此外，顺流时冷流体的出口温度必然低于热流体的出口温度，而逆流不受此限制。工程上换热器一般都尽可能采用逆流布置。5．目前市场出售的电热取暖器，一种是红外线加热取暖器（通电加热玻璃管式或磁管式红外加热元件取暖），一种是加热油浴散热器（散热器外壳为普通暖器片状，片内充导热油，电首先加热油，油以自然对流循环，通过外壳散热）。试从传统观点分析这两种取暖器的特点？有人认为在相同的功率下，用油浴散热器时能使房间暖和一些，此话有道理吗？答：电加热油浴散热器体大笨重，有的靠墙侧无隔热层，造成了明显的热损、墙壁变色等现象。红外加热取暖器供热方式是以红外传热为主，故升温快、无污染、成本低。红外线可直接辐射于人体和周围物体，对人体有保健的作用，并且节能。在相同功率下，同一房间内所得到的热量是一样的，只是红外加热取暖器主要是通过辐射，使得屋内出现温室效应，室内温度比较均匀。电加热油浴散热器主要是以对流换热方式对外换热，故会在室内温度分布不均匀，从而使得在离换热器近的地方温度高，远的地方温度低。6．选用管壳式换热器，两种流体在下列情况下，何种安排在管内？何种在管外？（1）清洁的和不清洁的；（2）腐蚀性小的和强的；（3）温度高的和常温的；（4）高压的和常压的；（5）质量流量大的和小的；（6）粘度大和粘度小的；（7）密度大和密度小的。如果不限管壳式，试问针对这几种情况，选何种类型换热器较合适？答：清洁的在管外，不清洁的在管内；腐蚀性小的在管外，腐蚀性大的在管内；温度高的在管内，温度低的在管外；高压的在管内，低压的在管外；质流量大的管外，质流量小的管内；粘度大的管外，粘度小的管内。7．参考图10-8，采用一个板式换热器完成由一热流体加热两冷流体的任务，试问三流体的进出口及板内流程应如何安排？冷流体的温度变化范围有下列两种情况：（1）基本相同；（2）互不重叠。答：如图：冷冷冷热热冷冷冷热热热板内进出口流程安排如下图一：逆流形式图二：顺流形式8.该火墙总散热量：3022.4W辐射热/总热量=60.5%9．以壁面为基准的传热系数wwAAAAhhK2211222110.解得（1）室内顶棚，tw=11.6℃室外气温tf2=6.8℃(2)复合换热系数h=5.137W/(m2·K)传热系数K=3.078W/(m2·K)11．空气须为7.81℃12．壁面热流密度：3908.3W/m2辐射对流热表面传热系数19.165W/(m2·K)13．(1)顺流℃(2)逆流℃(3)交叉流℃14．应选换热器2，且应采用逆流布置15．（1）逆流A=4.386m2（2）一壳程两管程：A=4.87m2（3）交叉流A=5.34m216．法A=464m2对数平均温差法A=458m217．18．（1）最大可能传热量Qmax=44625(W)(2)效能（3）应按逆流方式运行A逆流/A顺流=55%19．肋壁面积A=41.53m220.按逆流考虑：A=17.83m2按顺流考虑：A=18.76m221．换热面积：A=0.31m2出口水温提高到30℃时，冷却水量m=0.48(kg/s)22.换热面积A=1.607m2产生污垢后，传热量：1.411×104W两种流体出口温度：℃2℃23.顺流安排时，℃2℃传热量：（W）逆流安排时，6℃2℃传热量：（W）24．A=24.67m2存在污垢热阻时，换热面积A=26.32m2增加了6%25．污垢热阻（m2·℃/w）26.冷却蒸发量：m1=1.988kg/s=7156.8(kg/h)27.热流体出口温度℃冷流体出口温度2℃