传热学第四版课后答案

传热学（第四版）

作 者：杨世铭，陶文铨 编著 出 版 社：高等教育出版社 出版时间：2006-8-1 内容简介:

本书是普通高等教育“十一五”国家级规划教材，是在第三版的基础上，根据教育部制定的“高等学校工科本科传热学课程教学基本要求”，并总结近年来教学改革成果修订而成的。本书第三版是面向21世纪课程教材、普通高等教育“九五”国家级重点教材和首届国家级精品课程主讲教材。

本书根据我国“国家中长期科学和技术发展规划纲要”的精神以及当前世界范围内科学技术的飞速发展、高等教育国际化与本土化的发展趋势，在教材内容上力争反映最新科技成就，注重学生能力的培养，提倡节约能源，拓展教材适应性，以适应我国21世纪初叶发展的需要。全书共11章，包括导热、对流传热、辐射传热、传热过程和换热器、传质学等内容，每章有小结与应用。全书典型例题剖析深刻，习题丰富，参考文献详尽，可供读者深入学习时参考。

本书可作为高等学校能源动力类、化工与制药类、航空航天类、机械类、环境与安全类、交通运输类、武器类以及土建类等专业的教科书或教学参考书，也可供其他专业选用和有关科技工作者参考。 目录: 主要符号表 第1章 绪论 1.1 1.2 1.3 1.4

传热学的研究

习题答案 1-1 q??kA?T???T?xqkA?3?10??2.5?10???625?x??3?2

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习题答案 1-1 q??kA?T???T?xqkA?3?10??2.5?10???625?x??3?2

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第一章 ..................................................................................................................................................................................... 2 第二章 ..................................................................................................................................................................................... 8 小论文题目 ...................................................................................................................................................

第一章 ..................................................................................................................................................................................... 2 第二章 ..................................................................................................................................................................................... 8 小论文题目 ...................................................................................................................................................

第一章

思考题

1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。

答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。

导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能

量的转移还伴有能量形式的转换。

2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公

式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。

答：① 傅立叶定律：度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。

q???dtdtdx，其中，q－热流密度；?－导热系数；dx－沿x方向的温

② 牛顿冷却公式：q?h(tw?tf)，其中，q－热流密度；h－表面传热系数；tw－固体表面温度；tf－流体的温度。

③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：q??T，其中，q－热流密度；?－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T－辐射物体的热力学温度。

3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？

答：① 导热系数的单位

《传热学》

第一章

思考题

1．试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。

答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。

导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能

量的转移还伴有能量形式的转换。

2．以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。

答：①傅立叶定律：，其中，－热流密度；－导热系数；－沿x方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。

②牛顿冷却公式：，其中，－热流密度；－表面传热系数；

－固体表面温度；－流体的温度。

③斯忒藩－玻耳兹曼定律：，其中，－热流密度；－斯忒藩－玻

耳兹曼常数；－辐射物体的热力学温度。

3．导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？

答：①导热系数的单位是：()；②表面传热系数的单位是：(m2)；③传热系数的单位是：(m2)。这三个参数中，只有导热系数

第一章

思考题

1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。

答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。

导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能

量的转移还伴有能量形式的转换。

2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公

式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。

答：① 傅立叶定律：度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。

q???dtdtdx，其中，q－热流密度；?－导热系数；dx－沿x方向的温

② 牛顿冷却公式：q?h(tw?tf)，其中，q－热流密度；h－表面传热系数；tw－固体表面温度；tf－流体的温度。

③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：q??T，其中，q－热流密度；?－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T－辐射物体的热力学温度。

3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有关？

答：① 导热系数的单位

第五章

复习题

1、试用简明的语言说明热边界层的概念。

答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。

2、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？

答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率适用于边界层内，不适用整个流体。

3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别？

?2Ax2?，因此仅

h??答：

??t?t?yy?0（5—4）

??(?t)?h(tw?tf)?h（2—11）

式（5—4）中的h是未知量，而式（2—17）中的h是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的?为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。

4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用？

答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小

第十章

思考题

1、 所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面得管子。设一双侧强化管用内径

为di、外径为d0的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。

答：由传热量公式：?t?1＝lnd(0/d1)11??h1?d1?1?12??h0?d0?0?0得以管内表面为基准得传热系数：1k?dlnd(0/d1)d11?1?h1?1?12?h0d0?0?0管内表面传热系数得计算面积为?d1?1算面积为?do?0 管外表面传热系数得计2、 在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情

况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？

答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。

3、 重新讨论传热壁面为平壁时第二题中提出的问题。

答：传热壁面为平壁时，保温总