传热学第七版第三章答案

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传热学第三章答案

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第三章

思考题

1. 试说明集中参数法的物理概念及数学处理的特点

答:当内外热阻之比趋于零时,影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。而内部由于热阻很小而温度趋于均匀,以至于不需要关心温度在空间的分布,温度只是时间的函数, 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。

2. 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎么才能改善热电偶的温度响应特性?

答:要改善热电偶的温度响应特性,即最大限度降低热电偶的时间常数上要降低体面比,要选择热容小的材料,要强化热电偶表面的对流换热。

?c??cvhA,形状

3. 试说明”无限大平板”物理概念,并举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题 答;所谓“无限大”平板,是指其长宽尺度远大于其厚度,从边缘交换的热量可以忽略 不计,当平板两侧换热均匀时,热量只垂直于板面方向流动。如薄板两侧均匀加热或冷却、 炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。

4. 什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物理过程及数学处理上都有

些什么特点?

答:非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失,虽然各点温度仍 随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关,只是几何

传热学第四版第三章

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第三章

思考题

1. 试说明集总参数法的物理概念及数学处理的特点

答:当内外热阻之比趋于零时,影响换热的主要环节是在边界上的换热能力。而内部由于热阻很小而温度趋于均匀,以至于不需要关心温度在空间的分布,温度只是时间的函数, 数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程、大大降低了求解难度。

2. 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎么才能改善热电偶的温度响应特性?

答:要改善热电偶的温度响应特性,即最大限度降低热电偶的时间常数上要降低体面比,要选择热容小的材料,要强化热电偶表面的对流换热。

?c??cvhA,形状

3. 试说明”无限大平板”物理概念,并举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题 答;所谓“无限大”平板,是指其长宽尺度远大于其厚度,从边缘交换的热量可以忽略 不计,当平板两侧换热均匀时,热量只垂直于板面方向流动。如薄板两侧均匀加热或冷却、 炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。

4. 什么叫非稳态导热的正规状态或充分发展阶段?这一阶段在物理过程及数学处理上都有

些什么特点?

答:非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失,虽然各点温度仍 随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关,只是几何位置(x/?)和边界

第三章 传热

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子模块3 传热

项目1 换热器岗位操作训练

【项目内容】实训换热器的操作方法。 【项目目标】 任务目标:

通过实训掌握换热器的基本结构、工作原理及特点;掌握换热器启动、正常运行和停车操作技能。

技能目标:

能熟悉操作换热器,初步掌握排除常见故障及维护保养方法,学会通过阀门控制流量、转子流量计、热点阻温度计的使用。

【操作步骤】

所须设备:套管式换热器实验装置、温度表、压力表、转子流量表等一套, 操作步骤: 1、检查准备

(1)水压试验。实验压力一般为工作压力的1.25倍.实验方法是在壳程内罐满水后,关闭出口阀,然后用水压机对设备进行加压,并检查设备焊缝是否有泄露.待加压到所需压力后,恒压2小时.如压力没有变化,便减压,放水清除杂质.如发现有泄露处,卸压后进行处理,然后再试压,直至无泄露为止.

(2)气密实验.开启换热器壳程流入阀,关闭出口阀.把压缩空气逐渐送入换热器的壳程中,并提高压力至操作压力的1.05倍,关闭入口阀.用肥皂水涂在设备、管线的焊缝处与管件、阀件与法兰的连接处。如肥皂水起泡,需对起泡处做好标记。如检查无泄露,则保持压力30分钟,压力不下降为合格。如有泄露则卸压后对泄露处进行处理,然后重复实验直到合格为止。

(3)开车前先检

武汉理工大学材料工程基础第三章传热学例题

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1.用热电偶测量管道内的空气温度。如果管道内空气温度与管道壁的温度不同,则由于热电偶与管道壁之间的辐射换热会产生测温误差,试计算当管道壁温度t2=100℃,热电偶读数温度t1=200℃时的测温误差。假定热电偶接点处的对流换热系数h=46.52W/m2℃,其发射率?1=0.9。

解: 热电偶接点与管道壁面相比是很小的,

因此,它们之间的辐射换热可以按下式计算:qnet,12??1?(T14?T24) 管道内热空气通过对流换热传递给热电偶接点的热量:qnet,g1?hc(tg?t1) tg为空气的真实温度。

热电偶接点达到稳定状态时的热平衡式:qnet,12?qnet,g1 既是,hc(tg?t1)??1?(T1?T2) 热电偶的读数误差应为:

44?t?tg?t1???1hc?(T14?T24)0.9?5.67?10?8(273?200)4?(273?100)4?33.6?C46.52??

即,管道内空气的真实温度tg=233.6℃。

上例说明,热电偶在管道中测量透热气体温度时,其测温误差较大。

从计算过程中可看出测温误差与下列因素有关:

(1) 测温误差与热电偶外套管材料的发射率成正比,因此,宜采用表面比较光滑、发

射率比较

传热学答案

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传热学第四版课后习题详解

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。

② 牛顿冷却公式:固体表面温度;

q???dtdtdx,其中,q-热流密度;?-导热系数;dx-沿x方

q?h(tw?tf),其中,q-热流密度;h-表面传热系数;tw-

4tf-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

传热学第8章答案

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hehe

第八章

1.什么叫黑体?在热辐射理论中为什么要引入这一概念?

2.温度均匀得空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性,那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射?

3.试说明,为什么在定义物体的辐射力时要加上"半球空间"及"全部波长"的说明? 4.黑体的辐射能按波长是怎样分布的?光谱吸收力Eb 的单位中分母的"m"代表什么意义?

5.黑体的辐射按空间方向是怎样分布的?定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的?

6.什么叫光谱吸收比?在不同光源的照耀下,物体常呈现不同的颜色,如何解释? 7.对于一般物体,吸收比等于发射率在什么条件下才成立?

8,说明灰体的定义以及引入灰体的简化对工程辐射传热计算的意义.

9.黑体的辐射具有漫射特性.如何理解从黑体模型(温度均匀的空腔器壁上的小孔)发出的辐射能也具有漫射特性呢? 黑体辐射基本定律

8-1、一电炉的电功率为1KW,炉丝温度为847℃,直径为1mm。电炉的效率为0.96。试确定所需炉丝的最短长度。

3

273 847 3 dL 0.96 10

100 解:5.67×

得L=3.61m

8-2、直径为1m的铝制球壳内表面维持在均匀的温度500K,试计算置于该球壳内的一个实验表

传热学

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传热学

摘要:

传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。生成生活中,传热学应用广泛存在。对传热学的研究虽然由来已久,但其任然有着活力,虽然目前在一些行业取得了一定的成功,但是任然任重而道远,特别是当今基础工业,装备行业快速发展的时代犹是如此。

关键词:传热学 温度差 装备

一 传热学的发展

传热现象在我们的日常生活中十分普遍,不管是冬天取暖,还是夏天吹凉,不管是家里烧水,亦或是工厂炼油换热等,所有的这些现象无不包涵着传热学的相关知识。

早在1822年, 傅里叶根据大量的实验观察总结出了著名的导热公式即傅里叶导热定理,并在他的划时代名著—《热的解析理论》中通过严密的数学演绎奠定了现有热传导理论基础。从傅里叶导热定理出发,可以导出多维稳态和瞬态热传导方程[1]。由于对流换热的复杂性,人们更多的是采用实验的方法,其主要思路是利用N一S方程和能量方程,导出一些无量纲参数,利用大量的实验数据,拟合出无量纲数之间的准则关系式,并且根据相似理论,对相似理论进行推广使用来求解。 Prandil观察到对流过程中在贴近壁面处有一蠕动的薄层,大胆提出了边界层理论,使得流体力学基本问题得到解决,对流换热的研究从而进人了理论化阶段。

热传递的三种基本方式

传热学试题(答案)

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① Nu准则数的表达式为(A )

② 根据流体流动的起因不同,把对流换热分为( A)

A.强制对流换热和自然对流换热B.沸腾换热和凝结换热 C.紊流换热和层流换热D.核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ③ 雷诺准则反映了( A)

A.流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小

B.流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C.对流换热强度的准则

D.浮升力与粘滞力的相对大小

④ 彼此相似的物理现象,它们的( D)必定相等。

A.温度B.速度

C.惯性力D.同名准则数

⑤ 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全?( D)

A.逆流B.顺流和逆流均可 C.无法确定D.顺流

⑥ 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃,冷流体进出口温度分别为20℃和40℃,则其对数平均

温差等于( )

A.60.98℃B.50.98℃ C.44.98℃D.40.98℃

⑦ 7.为了达到降低壁温的目的,肋片应装在( D)

A.热流体一侧B.换热系数较大一侧 C.冷流体一侧D.换热系数较小一侧

⑧ 黑体表面的有效辐射( D)对应温度下黑体的辐射力。

A.大于B.小于 C.无法比较D.等于

⑨ 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位

传热学章熙民

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第六章

6-17 黄铜管式冷凝器内径12.6mm,管内水流速1.8m/s,壁温维持80℃,冷却水进出口温度分别为28℃和34℃,管长l/d>20,请用不同的关联式计算表面传热系数。 解:常壁温边界条件,流体与壁面的平均温差为

80?28???80?34???t???t???t???48.94??C?冷却

ln??t?/?t???ln??80?28?/?80?34??水的平均温度为tf?tw??t=80-48.94=31.06??C? 由附录3查物性,水在tf及tw下的物性参数为: tf=31℃时, λf=0.6207 W/(m·K), νf=7.904×10-7m2/s, Prf=5.31, μf=7.8668×10-4N s/m2 tw=80℃时, μw=3.551×10-4N s/m2。所以 d?um0.0126?1.8Ref???28700?10000 -7vf7.904?10水在管内的流动为紊流。

用Dittus-Boelter公式,液体被加热

Nuf?0.023Re0.8Pr0.4

Nuf?0.023?287000.8?5.310.4?165.2

0.6207h?Nuf?165.2??8138.1?W/m2?K?

d0.012

传热学

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一、(10分)如图所示的墙壁,其导热系数为50W/(m·K),厚度为50mm,在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为:t?200?2000x2,式中t的单位为℃,x单位为m.试求:

(1)墙壁两侧表面的热流密度;

(2)墙壁内单位体积的内热源生成的热量。

解:(1)由傅立叶定律:

q?Φdt??????(?4000x)?4000?xW/m2 AdxO x t ??50mm t?200?2000x2(2分)

所以墙壁两侧的热流密度:

(2)由导热微分方程

qx?0?4000??0?0W/m2 qx???4000?50?0.05?10000W/m2

d2tqv??0 dx2?(2分) (2分) (2分)

得:

d2tqv???2???(?4000)?4000?50?200000 W/m3

dx(2分)

二、(10分)用热电偶来测量气流的温度,热电偶结点可近似看作圆球,若气流和热电偶结点间的对流表面传热系数h?400W/(m2·K),比定压热容CP?400 J/(kg·K),密度??8000kg/m3。

(1)若时间常数为一秒,求热电偶结点的直径?

(2)若将初温为25℃、时间常数为1秒的热电偶放入200℃