《传热学》第五版课后习题完整答案之绪论第二章答案

Q—— 与地面的导热量

Qf——与空气的对流换热热量 注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。 2．略 3．略 4．略 5．略 6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内

墙面通过辐射换热得到热量，最终的总失热量减少。（T外T内） 冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与

外界和内墙通过辐射换热失去部分热量，最终的总失热量增加。（T外T内） 挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。 7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导 热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。以热传导和热对流的方式。 9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层 两侧均镀锌，其间的系统辐射系数降低，故能较长时间地保持热水的温度。 当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性能变得很差。 10．Rt11．qRt1R1   8.33102m2 RAA12t const直线 时曲线 const 而为（t）

12.

Ri R1 R3 R0 tf1

 q

首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a的大小。） 13．已知：

360mm、0.61W(mK) tf18℃

1h187W(m2K) tf210℃ h2124W(m2K) 墙高2.8m，宽3m

求：q、tw1、tw2、 解：q t11h1h2＝

18(10)45.92W2 m10.361870.61124qh1(tf1tw1) tw1tf1q37.541817.57℃ h187q37.54109.7℃ h2124

qh2(twtf2) tw2tf22qA45.922.83385.73W 14.已知：H3m、0.2m、L2m、45W 求：Rt、R、q、 (mK) tw1150℃、tw2285℃ 0.27.407104K WAHL45320.23m2K4.44410 Rt W45 解：Rt qt28515010330.4KW2 3mR4.44410t285150310182.3KW 4Rt7.40710 15．已知：di50mm、l2.5m、tf85℃、h73W求：twi、

(mK)2、q5110Wm2 qhth(twitf) q h5110155℃ 8573twitf

Aqdilq0.052.551102006.7W16.已知:tw150℃、tw220℃、c1.23.96W 求：q1.2、q1.2、q1.2 '(mK)24、tw1200℃ 'tw24tw14解：q1.2c1.2()() 100100 3.96(273504273204)()139.2W2 m100100q'1.2t'w14twc1.2()(2)4 1001002732004273204)()1690.3W2 m100100m2 3.96(q1.2q'1.2q1.21690.3139.21551.1W17．已知：A24m、h15000W2(mK)22、h285W(m2K)、t145℃ t2500℃、kh285W'(mK)、1mm、398W(mK) 求：k、、 解：由于管壁相对直径而言较小，故可将此圆管壁近似为平壁 即：k111h1h2＝

1 83.56W23(mk)11101500039085kAt83.5624(50045)103912.5KW 若kh2 k'k8583.56 100％1.72％ k83.56因为：

111， h1h2h2即：水侧对流换热热阻及管壁导热热阻远小于燃气侧对流换热热阻，此时前两个热阻均可以忽略不记。 18．略

第一章导热理论基础 思考题与习题（P24）答案： 1． 略 2． 已知：

10.62W(mK)、20.65W(mK)、30.024W(mK)、

40.016W(mK) 求：R、R 212242425923mK 解：R101.146W1240.620.650.016''''

'232562R0.265mk/W 230.650.024\"由计算可知，双Low-e膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双Low-e膜双真空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。 3． 4．略 5．

6．已知：50mm、tabx、a200℃、b2000℃/m2、45W2(mK) 求：（1）qx0、qx6 （2）qv 解：（1）qx0dtdxx02bxx00 qx2dtdxx2bxx452(2000)501039103Wm2

（2）由

dtqv0 dx2d2t3 qv22b45(2000)218010W3 dx7．略 8．略 9．取如图所示球坐标，其为无内热源一维非稳态导热 故有：

ta2tr2rrr 0,tt0 r0,tr0

rR,trh(ttf) 10．解：建立如图坐标，在x=x位置取dx长度微元体，根据能量守恒有： QxdxQQx （1） Qxdtddx Qxdxdx(tdtdxdx) QEAEbAbT4(Udx) 代入式（1），合并整理得： d2tdx2bUT40 f该问题数学描写为： d2tbUdx2T40 fx0,tT0 xl,dtdx0(假设的) xl

fdt4dxbTef(真实的) xlm 第二章稳态导热 思考题与习题（P51-53）答案 1.略 2.略 3.解：（1）温度分布为

ttw1tw1tw2x (设tw1tw2)

，否则t与平壁coust（即常物性假设）

其与平壁的材料无关的根本原因在

的材料有关 （2）由 q

dt 知，q与平壁的材料即物性有关 dx4.略

5.解： d2dt(r)0twdrdrtwrr1,ttw1(设tw1tw2) 21rr2,ttw2有： Qrr214(tt) 11w1w2r1r2r2r1 4r2r1tw1r 6.略 RF7.已知：l4m,h3m,0.25 求：Q

解： l,h，可认为该墙为无限大平壁

tw115℃, tw25℃, 0.7W/(mk) tw2QQF2t0.7(43)15(5)672W

0.253 8.已知：F20m,0.14m,tw215℃，1.28W/(mk),Q5.510W 求：tw1 解： 由 QFt 得一无限平壁的稳态导热

Q5.5103tw1tw2150.1415℃ F201.289.已知：1240mm,220mm，10.7W/(mk),20.58W/(mk) 1

30.06W/(mk),q20.2q1 1233求：3 解： 设两种情况下的内外面墙壁温度tw1和tw2保持不变， 12且tw1tw2

由题意知：q1tw1tw21212 tw1λ11q1λ2λ222112tw233

q2123123tw1tw2 tw1λλtw2q1

再由： q20.2q1，有

123123得：

tw1tw20.2tw1tw21212

343(1224020)40.06()90.6mm 120.70.58210.已知：tw1450℃，0.0940.000125t,tw250℃，q340W/m 求： 解： qm

t,m0.0941.25104tw1tw2 2mttttt[0.0941.25104w1w2]w1w2 q2q

[0.0941.2510424505045050]0.1474m 2340即有 q340W/m时有147.4mm 11.已知：1120mm,10.8W/(mk)，250mm,20.12W/(mk) 3250mm,30.6W/(mk)

求：3? ' 解：

q123123'tw2tw1,q'tw2tw113'13 tw1321tw2tw1′′31

由题意知：qq 即有：

321311231233 2tw2tw1tw2tw1tw213'13

3'32

250500.6500mm 0.1212.已知：tw1600℃，tw2480℃，tw3200℃，tw460℃ 求：

R1R2R3 ,,RRRtw1：

1212233 解：由题意知其为多层平壁的稳态导热 故有

tw4

3qtw1tw4tw1tw2tw2tw3tw3tw4 RR1R2R3 ∴

R1tw1tw26004800.22 Rtw1tw460060R2tw2tw34802000.52 Rtw1tw460060R3tw3tw4200600.26 Rtw1tw460060tw1R1tw2R2R=R+1R+2R3tw3R3tw4

13.略 14.已知：1）12mm,140W/(mk),03mm,tf1250℃，tf60℃ 01,h175W/(mk),h250W/(mk)

2）23mm,2320W/(mk) '222tf1tf2 3）30,30,h270W/(mk) α1α2q 求：q1,q2,q3,k1,k2,k3 解： 未变前的 q0tf1tf2101h10h2250602 5687.2W/m313101754050

1）k11111h11h21229.96W/(mk) 312101754050

q1k1t29.96(25060)5692.4W/m2 q1q1q05692.45687.25.2W/m2 2）k21121h12h2129.99W/(m2k) 3131017532050

q2k2t29.99(25060)5698.4W/m2 q2q2q05698.45687.211.2W/m2 3) k31101'h10h21236.11W/(mk) 313101754070

q3k3t36.11(25060)6860.7W/m2 q3q3q06860.75687.21173.5W/m2 q3q2q1，第三种方案的强化换热效果最好 15.已知：AC35mm,B130mm，其余尺寸如下图所示，

AC1.53W/(mk),B0.742W/(mk) 求：R 解：该空斗墙由对称性可取虚线部分，成为三个并联的部分 RRA1A2B1B2C1C21012RRR12RRR12R333A3B3C310RRR

R1RA1RB1RC1R3,R2RA2RB2RC2

A1B1C135103130103R12R30.1307(m2k)/W A1B1C11.531.53

A2B2C335103130103R220.221(m2k)/W A2B2C31.530.742R115.04102(m2k)/W 111122R1R20.13070.221知

：

16.已

d1160mm,d2170mm,158W/(mk)，

230mm,20.093W/(mk)

340mm,30.17W/(mk),tw1300℃，tw450℃ 求：1）R1,R2,R3; 2) ql: 3) tw2,tw3. 解： 32123tw11tw4 1）R1121122123lnd21170ln1.664104(mk)/W d1258160d222117060ln0.517(mk)/W d220.093170d2222311706080ln0.279(mk)/W d22220.1717060

R2ln

R3ln

R1R3R2 2) qltt30050314.1W/m RRR0.5170.279i23tw1tw2 得 R1

3）由 ql

tw2tw1qlR1300314.11.664104299.95℃ 同理： tw3tw4qlR350314.10.279137.63℃ 17.已知：12,2 求：

11,d2m2d1m 2ql 'qld21d21221 Rln0ln021d022d0211d21d21221 Rln0ln022d021d021' 解：忽略管壁热阻 d2mtw1d1m22d0tw3121ql

t't,ql' （管内外壁温tw1,tw3不变） RRd021d021221ln'qlR22d021d021' d2d2211qlR112ln0ln021d022d0211lnd0211d041lnd02d021 d0411d021lnln2d0d021ln

由题意知： d1m

d2m1[d0(d021)]d01 21[d1m(d1m22)]d031 2即：d2m2d1md0312(d01)d01 （代入上式） '15ln3lnqR231.277 l'qlR1ln3ln523

即： ql0.783ql '

ql'ql21.7%即热损失比原来减小21.7%。 ql318.已知：d1mm,Rl2.2210/m,0.15W/(mk) tw1max65℃，tw240℃，0.5mm, 求：Imax 解： qlImaxRl2tw1tw2tw1maxtw2 1d2ln2dql12

Imaxtw1maxtw2Rllnd2d26540123.7(A) 32.2210120.5ln20.1511219.已知：d185mm,d2100mm,140W/(mk),tw1180℃ 20.053W/(mk),tw340℃，ql52.3W/m Rλ1tw1tw2lnd2d1lnRλ2tw3d2+2δd22¦Ð¦Ë12¦Ð¦Ë2 求：2 解： qltR1R2tw1tw3 d2d22211lnln21d122d2

整理得： 2180401100)20.053(ln)d222(ql21lnd110052.3240852(e1)(e1)72mm 22t1d

或：R2R1,故有

qltR2tw1tw3 d2221ln22d2

d 22(e222tql1)72mm 20.已知：d10.35mm,13mm,230mm,r199.6kJ/kg,tw1(273.1577.4)℃ tw325℃，20.03W/(mk),116.3W/(mk),1h 求：m tt 解： Qw3w1 RF1RF2

tw1RλF1tw21-1RλF2tw31-1(r2r3)(r1r2)4¦Ð¦Ë24¦Ð¦Ë1

tw3tw1 111111()()111141d(d121)42(d121)(d12122)122222(25273.1577.4) 111111()()16.30.350.3560.030.3560.416102.7W 或： RF1RF2,故有： Qtw3tw12(25273.1577.4)0.03102.7W 11111()()42r2r30.3560.416 21.略

m22.略 Q102.73.61.85kg/h r199.6l23. 解： d2m20,ttf2dx x0,1t1tfxl,2t2tft1tf,ht1 ,t2 >tft2 解微分方程可得其通解：

c1emxc2emx 由此得温度分布（略） 24.已知：l25mm,3mm,140W/(mk),h75W/(m2k),t080℃ tf30℃，qxl0 求：,ql 解： ml

hUh2L2h275lll0.0250.4725 3AL140310m18.9 0ch[m(lx)]ch[0.472518.9x] (8030)ch(ml)ch(0.4725)

44.91ch(0.472518.9x) t3044.91ch(0.472518.9x) qlQhU2h0th(ml)0th(ml) LmLm275(8030)th(0.4725)174.7W/m 18.925.已知：15mm,l20mm,48.5W/(mk),tl84℃，t040℃ h20W/(mk) 求：t 解： ml2hUhdh20lll0.122 3Ad48.51.510

l0ch(ml)t0tftltfch(ml)

tftlch(ml)t084ch(2)4099.93℃ ch(ml)1ch(2)1 ch(2)3.7622 ttftltf100%99.9384100%15.9% 99.9326.已知：0.8mm,l160mm,t060℃，16.3W/(mk)，其他条件同25题 求：t 解： mlhl160206.27 316.30.810

tftlch(ml)t084ch(6.27)6084.09℃ ch(ml)1ch(6.27)1 ch(6.27)264.24

ttftltf100%84.0984100%0.11% 84.09227.已知：3mm,l16mm (1)140W/(mk),h80W/(mk)

(2)40W/(mk),h125W/(m2k) 求：f 解：（1）ml

hUh2L2h280lll161030.312 AL1403103f（2）mlth(ml)th(0.312)0.97 ml0.312hUh2L2h2125lll161030.73 3AL40310

fth(ml)th(0.73)0.853 ml0.7328.已知：d177mm,d2140mm,4mm,P25mm,50W/(mk)

h60W/(m2k),t0320℃，tf75℃ 求：ql 解： l

1(d2d1)31.5 2lcl233.5 r2cr1lc72 f(r2cr1)4103(7238.5)1031.34104m2 P

2hlc33.510f32123322600.821 4501.341012

r2c722.15 r133.5查图得：

f0.78 每片肋片的散热量为Q1 Q1fQ0fhF(t0tf) 2(r22cr12)fh(t0tf) 2(72238.52)1060.7860(32075)266.7W 每米肋片管的散热量为： qlnQ1(n1)Q2

n1000141片/米 2541266.7401.4811kW Q2为两肋片间的表面的散热量 Q2d1P(t0tf) 7710325103(32075)1.48W 29.略 30.已知：l1l232.2m,0.3m,0.56W/(mk),tw10℃，tw230℃ 求：ql 解： S1

23L10L 0.3AlL2.2LS2227.33L 0.31l1,l2 S30.54L

5Q(2S12S24S3)tql , ttw1tw2 LLA1l1Ll2l1(21027.3340.54)0.56(300) 618.6W/m 31.已知：d165mm,tw190℃，H1.5m,1.05W/(mk),tw26℃ h20W/(mk) 求：ql λ2tw2H 解： lr,H3r

∴ s

2l 2Hln()rQst2qlt 2Hllln()rtw1d 21.05(906)154.2W/m 21.5ln0.165/2232.已知：l1l20.520.52m,H0.42m,0.023W/(mk),tw130℃ tw214℃, Q34W 求： 解： S1

l2l1l1l2,S2l1H,l1l2 HS30.54H,S40.54l1 Q(S14S24S34S4)t Q底=0

Q4S34S4tl1l24l1H0.520.5240.520.423440.540.4240.540.520.023(3014)

3.62102m36.2mm 33.已知：5mm,2.54m,P2MPa,t80℃，180W/(mk) 求：tc 解：由2.54m,P2MPa，查表得，Rc0.8810(mk)/W

42QtRc

tt3t1 t1t1At2Bt3xt1t2At2BRct3 再由 得

tQc，tct2At2B Rctc2RcRct0.88108049℃ 510320.881041804λλ