传热学第四版课后思考题答案杨世铭

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。

dx，其中，q－热流密度；?－导热系数；dx－沿x方向的温度变答：① 傅立叶定律：

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：面温度；

q???dtdtq?h(tw?tf)，其中，q－热流密度；h－表面传热系数；

tw－固体表

tf－流体的温度。

4③ 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

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。

dx，其中，q－热流密度；?－导热系数；dx－沿x方向的温度变答：① 傅立叶定律：

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：面温度；

q???dtdtq?h(tw?tf)，其中，q－热流密度；h－表面传热系数；

tw－固体表

tf－流体的温度。

4③ 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

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：

dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －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：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。

③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－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

21-9 一砖墙的表面积为12m，厚为260mm，平均导热系数为1.5W/（m.K）。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。 解：根据傅立叶定律有：

???A

?t??1.5?12?25?(?)5?2076.9W0.26

1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中，得到下列数据：管壁平均温度tw=69℃，空气温度tf=20℃，管子外径 d=14mm，加热段长 80mm，输入加热段的功率8.5w，如果全部热量通过对流换热传给空气，试问此时的对流换热表面传热系数多大？ 解：根据牛顿冷却公式

q?2?rlh?tw?tf?

qh??d?tw?tf?＝49.33W/(m2.k) 所以

1-20 半径为0.5 m的球状航天器在太空中飞行，其表面发射率为0.8。航天器内电子元件的散热总共为175W。假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射能量，试估算其表面的平均温度。

4Q???T解：电子原件的发热量＝航天器的辐射散热量即：

??A

=187K 热阻分析 ;;

2-4 一烘箱的炉门由两种保温材料A及B组成，且?A?2?B(见附图)。已知

?T?4Q?A?0.1W/(m

基本概念与分析

7-1、 试将努塞尔于蒸气在竖壁上作层流膜状凝结的理论解式(6—3)表示成特征数间的函数

形式，引入伽里略数

23

νgl Gu =

及雅各布数

()w s p t t c r

Ja -=

。

解：

4

132

)(725.0????

??

??-=w s l ll

t t d gr h ηλρλ，

[]

4

1

4

123

..725.0.)(.725.0r a a p w s p u P J G c t t c r

v gl N =??

?

?????-=λη。

7-2、 对于压力为0.1013MPa 的水蒸气，试估算在10=-=?s w t t t ℃的情况下雅各布数之

值，并说明此特征数的意义以及可能要用到这一特征数的那些热传递现象。

解：)(w s p a t t c r

J -=

，r=

Kg J

3101.2257?，)(4220℃Kg J c p =， 5

.53104220101.22573

＝　　??=a J ，

)(w s p a t t c r J -=代表了 汽化潜热与液瞙显热降之比;进一步一般化可写为

t c r J p a ?=

，代表了相变潜热与相应的显热之比，在相变换热（凝

结、沸腾、熔化、凝固等都可以用得上）。

7-3、 40=s t ℃的水蒸气及40=s t ℃的

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

传热学习题集

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：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。

q???dtdtdx，其中，q－热流密度；?－导热系数；dx－沿x方

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。

4q??T③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：，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

第9章 辐射传热的计算

课堂讲解

课后作业

【9-6】试用简捷方法确定本题附图中的角系数X1,2。

【解】 (1) 由于X21?1，A1X1,2?A2X2,1

A2X2,1A22R?l4X1,2?????0.4244

3A1A1?2?R?l3?4?1，A1X1,2?A2X2,1

(2) 由于X21A2X2,1A2?R21X1,2?????0.5 2A1A12?R2(3) 根据(2)的结论，由于对称性

1X1,2??0.5?0.125

4(4) 假设球的顶部有一块无限大的平板存在，由于对称性

X1,2?0.5

【9-8】已知：如图a、b。求：角系数。

第 1 页 共 7 页

【解】

(a) A1?AX1?A,B?2?A1X1,B?A1X1,2?AAXA,B?AAXA,2

?A1?A?2A1，?X1?A,B?2?X1,B?X1,2

由于对称性，则A1?AX1?A,B?2?2?A1X1,B?A1X1,2??2A1X1,B?2A1X1,2。

X1,2?X1?A,B?2?X1,B

X=1，Y=2，H=1.5，查图9-7得： X1?A,B?2 X1,B X1,2X/D Y/D 角系数 ?0.175?0.11?0.065

0.67 1.33 0.175

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

??0.2??0.6?C1-7

r1?0.25m, r2?0.3m, k?7?10?3w/m?C, h?9w/m?C, T1?30C, T???20C????2????q??T?R?T1?T?R1?R2ln0.34.145?0.25R1??? C/w?32?kLL2?7?10?L? 110.0589?R2??? C/w?9??2???0.3??L?hA2Lln?r2r1?????qL?T1?T??4.145???0.0589??11.89 w/m1-12

T1?1100?273?1373KT2?425?273?698KqA??T1?T2

?84?44???5.669?10??1373?6984??1.88?105 w/m21-31 qAqAqA?h1?T1?Tw1??100??353?Tw1???Tw1?Tw2?5.669?10?44???8??T4w1?Tw2

4??h2?Tw2?T2??15??Tw2?293?qA?300w/m2Tw1?350K, Tw2?312.9K,

2-1

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

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2-1