中国建筑工业出版社 传热学课后答案答案传热答案

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/m3 0.021-0.062 W/（m?K） 矿渣棉： 30℃ 207 Kg/m3 0.058 W/（m?K）

软泡沫塑料： 30℃ 41-162 Kg/m3 0.043-0.056 W/（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)

?t52

?2000k/m , q=-2×10(w/m). ?x (2)

?t52

??2000k/m, q=2×10(w/m). ?x4. (1)qx?0?0, qx???9?103w/m2 (2) q??1.8?105 w/m3

5. 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。

?t1??t1?2t?2t?a[(r)??] 答：??r?r?rr2??2?z26. 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。

?t1?2?t1??t1?2t)?2(sin?)?22]答：?a[2(r2 ??r?r?rrsin?????rsin???7. 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：

?t?1?2?t?[2(r)],??0,0?r?R???cr?r?r??0,0?r?R,t?t0?t??0,r?R,???r?h(tr?R?tf)r?R

r?0,dt?0 dr8. 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。

?2t??b(t?273)4U?0 答：?2?f?x x=0 , t+273=T0

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？

?t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为

?x?tq常数，q为定值，由q???求解得t??x?c常数c无法确定，所

?x?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。

t?tdt答：（1）因为在该导热过程中?c??w1w2

dx??t?tq???（2）不相同。因为，为定值，而λ不同，则q随之而变。

?x?x4. 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？

dlnd1t?t?(t?t)(t?t)w1w1w2答：圆筒壁内的温度分布曲线为d2w1w2

lnd1

5. 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。

?2t?1?t1?t22?2?t答：球体的r2?r(r?r)?r2(2r?r?r?r2)?02?t?2t

?r?r?r2?0

当r=r1时，t=tw1

当r=r2时，t=tw2

dtdr?1c2t11rw1??c?c21r1对上式进行求解得

t??1 c?c

2??1w2c?c21rt1r21cr?12r11?tw1?tw2ctw1?tw2

2?tw1?r1r?12

所以球体的温度分布为t??tw1?tw2rr?ttw1?tw2w1?r1 r?r?121r2球体的导热量计算公式为

Q=Aq=4

?r2q,q???dttw1?tw2dr???1c2???1rr2r2r?2r1Q???1.4?r2??4???4??(tw1?tw2)tw1?tw2

c21rc111?111r?(?)1r2r1r24??

?且

tw1?tw2111空心球壁的导热量为111，导热热阻为(?)r1r24??(?)r1r24??

6. 同上题，若已知边界条件改为第三类边界条件，即已知tf1,h1和tf2,h2试推导通过空心球壁传热量的计算公式和球壁的传热热阻。

Q?4?r12h1(tw1?tf1)tf1?tf2Q?4?rh(tw2?tf2)?Q?11111答：

(??2?2)4?r1?r2?r1h1r2h2222

Q?

tw1?tw2111(?)r1r24??11111(???) 传热热阻为224?r1?r2?r1h1r2h2

7．答：通过砖墙总散热：?=672（W） 8．答：内表面温度tw1=1.5℃

9．答：加贴泡沫层厚度?=0.091(m)=91(mm) 10. 答：保温层厚度??0.147（m）=147(mm) 11. 答：红砖层厚度应改为500（mm） 12. 答：该双层玻璃窗的热损失41.66（W）

单层玻璃;其它条件不变时热损失2682.68（W） 13．答：第一层占总热阻比：22.2%

第二层占总热阻比：51.9% 第三层占总热阻比：25.9%

14．答：表面传热系数 K=30.23 W/（m2·K） 热流通量q=5687.2 W/m2

15. 方案（1）K=29.96 W/（m2·K） 方案（2）K=29.99 W/（m2·K） 方案（3）K=37.4 W/（m2·K） 16．答：取修正系数??0.96

单位面积导热阻：0.204（m2·K）/W 17．答:(1)单位长度管壁中：

4?m2)/W 第一层材料导热阻：R?1?1.66?10?（k第二层材料导热阻：R?2?0.517?k?m2?/W 第三层材料导热阻：R?3?0.2796?k?m2?/W (2)每米蒸汽管热损失 q1=314.0(W/m) (3)tw2=299.95℃ tw3=137.61℃

18. 解：调换后是调换前的79 % 19．电流是6.935（A） 20．解：保温层材料厚度71.5mm

21．解：取保温材料外表面温度为室温25℃时，蒸发量m=1.85 kg/h 22. 解：有， dc?4?2 h223． 根据现有知识，试对肋壁可以使传热增强的道理作一初步分析。 答：肋壁加大了表面积，降低了对流换热的热阻，直到了增强传热的作用。

24. 一直径为d，长度为l的细长圆杆，两端分别与温度为t1和t2的表面紧密接触，杆的侧面与周围流体间有对流换热，已知流体的温度为tf，而tf

答：把细长圆杆看作肋片来对待，那么单位时间单位体积的对流散热

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。

4.

向下高度 局部换热系数w/(m2·k) 平均换热系数w/(m2·k) X=0.1m X=0.5m X=1.0m 9763 6529 5490 13015 8704 7319 5.此时管下端液膜内已出现紊流。 H=6730 w/(m2·k) 6.竖壁高 h=9.2 mm

7.单管与管束平均表面传热系数之比：8．凝结水量 m=5.14?10-3 (kg/s) 9.考虑过冷度时，m=5.12?10-3(kg/s) 相差：

5.14?5.12?100%?0.39% 5.141.5?11 ?31.5h单h管束=2.1

10．管长 L?1m ,管长减少量

11．凝结表面传热系数 h=700.2 w/(m2·k) 凝液量：m=5.242?10-3(kg/s) 12. 管长能缩短

13．用于水时， h=5341.1 w/(m2·k) 与11题相比换热系数倍率

5341.1?7.63 700.215．氟利昂 12： ?=42143（W） 氟利昂 22： ?=50810（W） 差异：20.6%

16．用电加热时，加热方式是控制表面的热流密度。而采用蒸汽加热则是壁面温度可控的情形。由大容器饱和沸腾曲线可知，当加热

功率q稍超过qmax值时，工况将沿qmax虚线跳至稳定膜态沸腾线，使壁面温度飞升，导致设备烧坏。总之，电加热等依靠控制热流来改变工况的设备，一旦热流密度超过峰值，工况超过热流密度峰值后，沸腾温差将剧烈上升到1000℃左右，壁温也急剧升高，发生器壁烧毁现象。

采用蒸气加热时，工况点沿沸腾曲线依次变化。不会发生壁面温度急剧上升情况。

18．由式（7）Rmin?2?Ts,在一定的?t,?,?,??,Ts五个量中，只有????t??随压强变化最大，P增加时，??的增加值将超过Ts的增值和?的减

少，最终使Rmin随P的增加而减小。

19．h=1.51?104 w/(m2·k) 20. h=67140 w/(m2·k)

21.温度降为183℃ h=1585 w/(m2·k) 与自然对流相比较，

h自然对然h沸腾?769?0.485 158522．Q=3077.18 w/(m2·k) ,tw=106.6℃ 23.Cw,??0.0115

第八章 热辐射的基本定律

1．热辐射和其他形式的电磁辐射有何相同之点？有何区别？

答：物质是由分子、原子、电子等基本粒子组成。当原子内部的电子受到激发或振动时，产生交替变化的电场和磁场，发出电磁波向空间传播，这就是电磁波。它是热辐射和其他电磁辐射的相同点。但由于激发的方法不同，所产生的电磁波长就不相同，它们投射到物体上产生的效应也不相同。如果由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播就称为热辐射。

2．为什么太阳灶的受热表面要作成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板

不需要作成黑色？

答：太阳灶和辐射采暖板的区别主要源于它们对温度的不同要求：太阳灶的温度一般都在几百度以上，为了更有效吸收来自太阳的光热，其受热表面要做成粗糙的黑色表面。辐射采暖板的用处是用来采暖的，气温度一般不会太高，所以不需要做成黑色。

3．窗玻璃对红外线几乎是不透明的，但为什么隔着玻璃晒太阳却使人感到暖和？

答：隔着玻璃晒太阳时，太阳通过热辐射给玻璃热量，而玻璃也对室内进行导热，对流换热，辐射等，使得人感到暖和，同时透过玻璃的光在穿过玻璃后衰减为长波辐射，产生温室效应，使得人感到更加的暖和。

4．深秋及初冬季节的清晨在屋面上常常会看到结霜，试从换热与辐射换热的观点分析a有霜的早上总是晴天；b室外气温是否一定要低于零度；c结霜屋面的热阻（表面对流换热热阻及屋面材料导热热阻）对结霜有何影响？

答：（1）当温度低于某一值时，空气中的水分便会凝结成霜，这样就使得空气中的水蒸气减少，并且在凝结时，水蒸气会消耗空气中的固体粉尘，用其作为凝结核，这样又使得空气中的灰尘减少了，同时水蒸气和固体粉尘的减少也降低了云形成的可能性，所以有霜的早上总是晴天。

（2）不一定要低于零度，因为结霜温度不光与当时水蒸气的含量有关，而且凝结核的多少也对其有一定的影响。但温度应该是接近于零度。

（3）在结霜时的主要换热方式是热辐射。屋面的热阻越小越有利于将表面的热传走，越有利于结霜。

5.实际物体表面在某一定温度T下的单色辐射力Eλ随波长λ的变化曲线与它的单色吸收率??的变化曲线有何联系？如已知其单色辐射力变化曲线如图8-11所示，试定性地画出它的单色吸收率变化曲线。

E?????解：，在温度T下，? ?Eb?

6.在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率（???）？在什么情况下???？当???时，是否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？

答：在热平衡条件下???，温度不平衡条件下的几种不同层次： （1）??,?,T???,?,T无条件成立； （2）??,T???,T漫表面成立； （3）??,T???,T灰表面成立；

（4）?(T)??(T)漫-灰表面成立。 当???时，并没有违反基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律是有前提条件的，如果没有以上条件，则???。 7.试从普朗克定律推导出维恩位移定律。 解：普朗克定律的表达式为：Eb??C1??5eC2?TW/(m2??m)

?1dEb??5C1??6C1C2?e??0C2则d??C2e?T?1T(e?T?1)2

C2?7?T??maxT?2897.6?m?K

8．黑体温度T1=1500K 时，透过百分数：43.35%

T2=2000K 时，透过百分数：63.38% T3=6000K 时，透过百分数：82.87% 9.在1μm-4μm范围内，黑体辐射份额：69.9% 10．T=2000K时，份额1.49%

太阳，T=5762K，份额：44.62%

11．（1）辐射强度：3500W/（m2·sr）

(2)A1中心对A2表面张开立体角：3.464?10-4（sr） A1中心对A3表面张开立体角：4?10-4（sr） A1中心对A4表面张开立体角：4?10-4（sr） 12.太阳辐射能透过玻璃部分：80.17%

室内辐射透过比例：0 13．全波长总发射率：??0.2756

总辐射力：7.911?104 W/m2 14.该表面吸收率??0.4625

15．发射率0.1；800K黑体，??0.1158；5800K黑体，??0.8522 16．E=7.127?105（W/m2），发光效率：7.03% 17．??0.26发射率

18．??0.9，热平衡温度Tw=260.4K

??0.1 时，热平衡温度Tw=273.85K

第九章 辐射换热计算

1．任意位置两表面之间的角系数来计算辐射换热，这对物体表面作了那些基本假设？

答：角系数表示表面发射出的辐射能量中直接落到另一表面上的百分数。与另一表面的吸收能力无关，仅取决于表面的大小和相互位置。在推导中应用了两个假设条件：物体表面为漫反射面；物体表面物性均匀。

2．为了测量管道中的气流温度，在管道中设置温度计。试分析由于温度计头部和壁面之间的辐射换热而引起的测温误差，并提出减少测温误差的措施。

答：当管道的温度高于气流的温度时，温度计所测得的温度高于气流的实际温度；当管道的温度低于气流的温度时，温度计所测得的温度低于气流的实际温度。

改造措施是：辐射隔热：将温度计头部用遮热板罩住。

3．在安装有辐射采暖板的室内测量空气温度计时，为了消除热辐射带来的误差，用高反射率材料分别做筒状和不开口的球壳状遮热罩。试分析这两种方法的效果，它们测得的温度是否一样，为什么？如将它们的表面涂黑或者刷白，是否影响测温结果？

答：两种测量方法的效果是不一样的。相比之下筒状遮热罩内流体与温度计头部直接接触，所得的值比较精确。

不影响测温结果。

5.（1）?1，2=128658（W/m2）

（2）?1，2=98080（W/m2） ??1，2=30578，减少23.8% （3）??0.8 时，?1，2=57181（W/m2） ??0.5 时，?1，2=43591（W/m2） 6．?1，2=1.72（W）

8.①正确

②错误，应改为 X(1?2),3?9. Xa,bA1AX1,3?2X2,3 A(1?2)A(1?2)a?b?a2?b2?2abcos??

2a1210. ①dA1,A2?0.32 ②XdA,A?0.069 11. Xa,b?01 Xa,c?Xa,d?0.165

Xa,e?0.208 Xa,f?0.4 Xa,g?0.05 12.(1)23224(w/m2) (2)367.42(w/m2)

(3)73.48(w/m2) (4)18579.2(w/m2) (5)293.94(w/m2) (6)18285.3(w/m2) 13. 170.43(w/m)

15. ?1，2=498w tw=19.8℃

16.高温表面 ?1=11145.5(w)

低温表面 ?2=191.5(w) 17. ?1，2=50.7(w)

18. ?1，2=50.7(w)

19.达到稳态时，表面温度t1?1307k 20.解：①J2?Eb2?0 J1?X2,3A2Eb2?1A1?X1,2A1?X2,3A21??1

??1,2?A1X1,2?J1?J2?②? 现在J2?0,J1?0,?J1?J2?0

??1，2?0 由于外表面存在辐射，?1，2?0

21．q1,2=69.77 W/m2 ,T3=453.3k

无遮热板：q1,2=924.5 W/m2 22．-105.54(W/m) ,4.584(W/m) 24.?1?94500(W/m) 25.ql=1640(W/m),t3=74℃ 不用遮热罩：qL=3925(W/m) 26.tf=470.63℃ 27．t1=416.5℃

28. 烟气发射率：0.379,辐射换热量: ??68664(W). 30.辐射换热量：qk=477(W/m) 32.地球T?196K 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。=1 肋壁的传热系数 k1?1?1??h1?h21；

1?1??h1?h2??1 或 k2?。

1?1????h1?h2?

；

k1、k2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 k1?的

11?1??h1?h2??是可以用于肋壁

2．在什么具体情况下：tam?tw?tf；tam?tw?tftam?tw?tf。

答：具体情况如下：

；tam?tw?tf；

tam?tw?tf：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； tam?tw?tf：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；

tam?tw?tf：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；

tam?tw?tf：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。

板内进出口流程安排如下图一：逆流形式冷热冷热冷图二：顺流形式冷热冷热冷热答：如图：

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

K?11h1?1?1?

?1??1??h2?2?2

A1A,?2?2AwAw10.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=3.078 W/(m2·K) 11．空气须为 7.81℃

12．壁面热流密度：3908.3 W/m2

辐射对流热表面传热系数 19.165 W/(m2·K) 13．(1)顺流?tm=112℃ (2)逆流?tm=155℃

(3)交叉流?tm=138℃

14．应选换热器2，且应采用逆流布置 15．（1）逆流A=4.386 m2

（2）一壳程两管程：A=4.87 m2 （3）交叉流A=5.34 m2 16．??NTU法 A=464 m2 对数平均温差法 A=458 m2 17．??0.6

18．（1）最大可能传热量 Qmax=44625(W) (2)效能??0.647 （3）应按逆流方式运行

A逆流/A顺流=55%

．肋壁面积A=41.53 m2

20. 按逆流考虑：A=17.83 m2

按顺流考虑：A=18.76 m2

21．换热面积： A=0.31 m2

出口水温提高到30℃时，冷却水量 m=0.48 (kg/s) 22.换热面积 A=1.607 m2

产生污垢后，传热量：1.411×104W

19

两种流体出口温度：t1??=77.6℃

??=36.9℃ t2??=78.5℃ 23.顺流安排时，t1??=81.3℃ t2 传热量：?=6.874×104（W）

??=103.4℃ 逆流安排时，t1??=56.6℃ t2 传热量：?=9.334×104（W） 24．A=24.67 m2

存在污垢热阻时，换热面积A=26.32 m2

增加了6%

25．污垢热阻 R=6.46?10?4（m2·℃/w） 26.冷却蒸发量：m1=1.988 kg/s=7156.8(kg/h) 27.热流体出口温度t1??=16℃

??=49.42℃ 冷流体出口温度t2

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