传热学绪论

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R???1?20.240.05????2.07 m2?K/W ?1?20.60.03墙体各项热阻增加为:

Rk?Rh1?R??Rh2?0.133?2.07?0.1?2.3 如是加装保温层后墙体的传热系数 k=

11??0.435 W/(m2·K) Rk2.3热流密度为:

q?k?t?0.435??20?5??10.9 W/m2

【讨论】从本例看出几点:(1) 把墙壁传热过程的各项热阻分别计算出来,有助于了解各热阻的差异和分析传热过程,这是传热计算常用的方法。对建筑物而言,在墙体传热的各项热阻中,墙体本身的热阻占主导地位。因此,必须提高墙体的导热热阻才能减少墙体的热损失;(2)当加装仅仅50mm厚的保温层后,其热阻就增加了4倍。若以无保温墙的热流密度为100%,则在相同条件下该保温层使热流密度降为原来的28 %,减少了70%的热损失。这是十分可观的效果;(3)请考虑,是否可以进一步计算出该墙壁内外表面的温度,以及保温层与砖之间的温度?(4)如果仅仅从传热分析,将保温层贴附在墙的内侧或者外侧,其传热量是否会有区别?

【例0-2】 一冷冻库外墙的内壁表面温度tw=-12℃,库内冷冻物及空气温度均为

tf=-18℃,已知壁的表面传热系数为h=5 W/(m2?K),壁与物体间的系统辐射系数

24C1,2=5.1 W/(m?K), 试计算该壁表面每平方米的冷量损失?并对比对流换热与热辐

射冷损失的大小? 【解】

对流换热冷损失 qh=h(tw?tf)=5×(-12-(-18))= 30 W/m2

Tf4Tw4)?()] 热辐射冷损失 qR?C1,2[(100100 =5.1?[(273?(?12)4273?(?18)4)?()]=20.7 W/m2

100100 壁表面冷损失为 q?qh?qR=30 + 21 = 51 W/m2

【讨论】 即使是在冷冻室的低温条件下,在全部冷损失中由热辐射原因引起的冷损失占有很大的比例,是一个不可忽视的因素,为降低冷冻库的冷损失,应设法降低库壁的温度和它的热辐射系数,请设想降低库壁温度的主要方法?对于本例,为计算全部冷损失时,温度差是否可以用(tf?tw)?

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复 习 题

1.冰雹落地后,即慢慢溶化,试分析一下,它溶化所需的热量是由那些途径得到的? 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量,温度降低,叶面有露珠生成,请分析这部分热量是通过什么途径放出的?放到那里去了?到了白天,叶面的露水又会慢慢蒸发掉,试分析蒸发所需的热量又是通过那些途径获得的?

3. 请上网检索“青藏铁路冻土施工”的报道,看看我国铁路建设者们是怎样把传热原理巧妙地用在冻土施工工程上。通过本章的学习,你可能对此有一初浅的认识,带着这个问题,再学习以后的章节,对学习传热学会可能会有很大帮助。

4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。试就你所知分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要热传递方式是什么?填写在各箭头上。

散热器:散热器内的蒸汽或热水→散热器内壁→散热器外壁→室内空气→人体。 ┖→墙壁→人体。 电热散热器: 电加热后的油→散热器内壁→散热器外壁→室内空气→人体。 红外电热器: 红外电热元件→人体。 ┖→墙壁→人体。 电热暖风机: 电加热器→加热风→人体。 冷暖两用空调机(供热时): 加热风→人体。 太阳照射: 阳光→人体。

5.自然界和日常生活中存在大量传热现象,如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等,试各举一例说明这些现象中热量的传递方式?

6.夏季在维持20℃的室内,穿单衣感到舒服,而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣,试从传热的观点分析其原因?冬季挂上窗帘布后顿觉暖和,原因又何在? 7.“热对流”和“对流换热”是否同一现象?试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式?

8.住宅建筑冬天供暖所消耗的能源最终都是通过建筑物的外壁由室内传到室外,试问它是通过房屋的那些部位,以什么方式传到室外的?

9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层,夹层内两侧镀银,为什么它能较长时间地保持热水的温度?并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界的?什么情况下保温性能会变得很差?

10.面积为12m2的壁的总导热热阻与它单位面积上的热阻R?之比为多少? 11.利用式(0-1)分析,在什么条件下图0-2中平壁内的温度呈直线关系变化?什么条件下将呈曲线关系变化?

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12.一燃气加热炉,炉子内壁为耐火砖,外壁为普通红砖,两种砖之间有的填充保温材料,而有的则为空气夹层,试分析这两种情况下由炉内到炉外环境的散热过程?如果是空气夹层,请分析热量是如何通过这层空气空气夹层的?

13.求房屋外墙的散热热流密度q以及它的内外表面温度tw1和tw2。已知:? =360 mm,室外温度tf2= -10℃,室内温度tf1=18℃,墙的λ=0.61 W/(m·K),内壁表面传热系数h1=87 W/(m2·K),外壁h2=124 W/(m2·K)。已知该墙高2.8m;宽3m,求它的散热量??

14.一大平板,高3m,宽2m,厚0.2m, 导热系数为45 W/(m·K), 两侧表面温度分别为tw1=150 ℃ 及tw2=285 ℃, 试求该板的热阻、单位面积热阻、热流密度及热流量。 15.空气在一根内径50mm,长2.5m的管子内流动并被加热,已知空气平均温度为85℃,管壁对空气的h =73 W/(m2·K),热流密度q=5110 W/m2,试确定管壁温度及热流量?。

16.已知两平行平壁,壁温分别为tw1=50℃,tw2=20,系统辐射系数C1,2=3.96,求每平方米的辐射换热量W/m2。若tw1增加到200℃,辐射换热量变化了多少? 17.燃气热水加热器传热面积为24m2,管内热水h1=5000 W/(m2·K),管外燃气

h2=85 W/(m2·K),已知燃气平均温度t1=500℃,热水t2=45℃,求此加热器的传热系数及传热量。分析本题的计算结果,若把管外燃气的表面传热系数直接作为加热器的传热系数,即k = 85 W/(m2·K)计算,误差有多大?为什么?又本题中管子的厚度为1mm铜管,是否需要考虑管壁的热阻?为什么?

18. 上网检索“中国建筑节能”问题,并根据检索资料分析传热学与建筑节能的关系?

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