华北电力大学传热课后答案汇总

5-1 如附图所示，用裸露的热电偶测量管道中气体的温度，稳定后，热电偶所指示的温度为170 ℃。已知管道内侧壁温度维持为90℃，高温气流与热电偶触点的对流传热系数为50 W/（m2·K），热电偶接点的表面发射率为0.6。试求高温气体的真实温度及测量误差。 解：

tf 热电偶的触点 tW=90℃ 图5-14 习题5-2附图

h?tf?t1????0?T14?Tw4?

tf?t1?????????170?h?100100????????170?14.4?184.4℃

44?C0??T1??Tw??0.6?5.67??4.434?3.634?50

测温误差：

184.4?170?100％?7.8％184.4

5.2在某一产品的制造过程中，在厚度?s=1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为?f=0.2mm。薄膜表面有一冷却气流流过，其温度为tf=20℃，对流传热的表面传热系数为h=40 W/(m2·K) 。同时，有一股辐射能q透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如图所示。已知，基板的另一面维持在温度t1=30℃,生产工艺要求薄膜与基板结合面的温度t0为60℃，薄膜的导热系数为?f=0.02 W/(m·K)，基板的导热系数为?s=0.06 W/(m·K)。投射到结合面上的辐射热流全部可全部被结合面吸收，薄膜对60℃的辐射是不透明的。试确定辐射密度应为多大。

解：结合面到基板另一侧的热阻：RS??S薄膜和对流侧的总热阻：Rf??f?S?160

?f?1h?7200

辐射热流密度：q??tsRs??tfRf?2085.7J

5.3一单层玻璃窗，高1.5m，宽1m，玻璃厚3mm，玻璃的导热系数为??1.05 W/(m·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内、外空气与玻璃窗之间对流传热的表面传热系数分别为h1?5 W/(m2·K)和h2?20 W/(m2·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流传热热阻。

解：室内对流侧的热阻：R1?1(h1?A)?17.5 室外对流侧的换热热阻：R2?1?h2?A??130 玻璃的导热热阻：R3??玻璃窗的散热：Q??t??A??1525

?R1?R2?R3??88.98J

5.4有一台传热面积为12m2的氨蒸发器。氨液的蒸发温度为0℃，被冷却水的进口温度为9.7℃、出口温度为5℃，已知蒸发器的传热量为6900W。试计算：（1）该蒸发器的总传热系数；（2）冷却水的流量为多少。

解：（1）?t???tmax??tmin?(ln??tmax??tmin)?7.09℃

h?Q??t?A??81.1w/(m2?k)

（2）Q?cm?t水?cqv??t

所以可得：qv?3.49?10?4m3/s

5.5一个管式冷凝器，其管外侧是饱和水蒸气的凝结，其管内侧是经过处理的循环水。冷凝器的管束采用外径为19 mm，壁厚1.0mm的黄铜管。（1）若已知管外水蒸气凝结的表面换热系数为8000 W/(m2.K)，管内侧循环水与内表面的表面换热系数为8230 W/(m2.K)，黄铜的导热系数为110 W/(m.K)，计算冷凝器洁净状况下的总传热系数（以管外面积为基准）；（2）若该冷凝器由230根、长度为6m的管子组成，管外蒸汽的温度为110℃，管内循环水的平均温度为70℃，计算该冷凝器的传热量。

解：（1）

111 ???222?r2k?r2h2?r1h12??lnd2d1得：k?3839.2

（2）Q?nkA?t?230?2?r2lk?t?6589.8J

5.6一个高温金属件的冷却过程进行分析和计算。金属件为平板，高2m，宽2m，厚0.3m，金属材料为铬钢 Wcr=17%。金属件初始温度均匀为630℃，将其竖直放入室内进行冷却，室内空气及墙壁温度均为30℃。金属件表面发射率取0.7。计算金属件平均温度冷却到50℃所用的时间。 解：

tm?(t??tw)/2?330℃

空气的物性参数：??4.78?10 ??5.26?10

?2?5Gr?hc?由辐射换热系数：

gav?tl3?l2?2.8186?1010

13??c??Gr?Pr??6.15w/(m2?k)

2hr????T?T??T2?T??43.42w/(m2?k)

??所以表面换热系数为

h?hc?hr?49.75w/(m2?k)

所以采用集中参数法可求得

????cvhAln?7710?460?0.1520??ln?41672s?043.42600

注意：由于不同温度下的金属材料及空气的物性参数有所不同，为了减小误差可以将金属的下降的温度分为不同的阶段进行求解。

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