发布时间 : 星期四 文章传热学补充题更新完毕开始阅读
绪论
1．设有一大平壁，面积为A，它的一侧为温度为tf1的热流体，另一侧为温度为tf2的冷流体；两侧对流换热表面传热系数分别为1h及h2；壁面温度分别为
tw1和tw2；壁的材料的导热系数为λ，厚度为δ，传热过程处于稳态。写出单位
面积上的传热量的计算式（不考虑辐射换热）。
第一章~第四章 导热部分
1． 厚度为δ的大平壁，无内热源，λ为常数，平壁两侧表面分别维持均匀稳
定的温度tw1和tw2。写出这一稳态导热过程的完整数学描写。
2． 上题，若λ与温度有关，其余不变，写出这一稳态导热过程的完整数学描
写。
3． 1题，若壁两侧壁面均给出第三类边界条件，即已知：X=0处，流体的温度
为tf1，对流换热表面传热系数为h1；X=δ处，流体的温度为tf2，对流换热表面传热系数为h2，且tf1>tf2。写出这一稳态导热过程的完整数学描写。 4． 对第1题求解，得出温度t?f(x)的关系式，并进一步写出导热量q的关系式。
5． 厚为δ的无限大平壁，无内热源，稳态导热时，壁内温度分布情况如图所
示。说明①②③三种情况下，材料导热系数???0(1?bt)中，b何时为正、为负、为零？
6． 用一平底壶烧开水，壶底与水接触面的温度为111oC，通过壶底的热流密度
2为42400w/m，如在壶底结一层水垢厚3mm，??1w/m??C，此时水垢
层与水接触面上的温度和通过的热流密度均不变，计算： (1) 水垢层与壶底接触面上的温度； (2) 单位面积上的导热热阻。
7． 人对冷热的感觉以皮肤表面的热损失作为衡量依据。设人体脂肪层的厚度
为3mm，其内表面温度为36oC且保持不变，冬季的某一天，气温为–15oC，
无风条件下，裸露的皮肤外表面与空气的表面传热系数为25w/(m?k)，某一风速时，表面传热系数为65w/(m?k)，人体脂肪层的导热系数为0.2w/m?k，确定：
(1) 要使无风天的感觉与某一风速、气温–15oC时感觉一样，则无风天气温
是多少？
(2) 在同样是–15oC的气温时，无风天和某一风速时的刮风天，人皮肤单位
面积上的热损失之比是多少？（按大平壁处理）。
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8． 野外工作者常用纸制容器烧水，设厚为0.2mm的纸的??0.9w/(m?k)，
水侧沸腾换热h?2400w/m?k，容器用1100oC的火焰加热，火焰与纸面的h?95w/m?k，若纸的耐火温度为200oC，证明：该纸制容器能耐火。 9． 导热系数λ均为常数的三种不同材料组成的多层大平壁，壁内稳态温度分布如图。
(1) 说明热流密度q1,q2,q3间的相对大小； (2) 说明导热系数?A,?B,?C间的相对大小。 10．
用实验测定某平板材料的导热系数，已知试件的厚度是2.5cm，表面
222积是0.1m,当实验达稳定时，测得通过试件的热量是1kw，两表面温度分别为40oC和90oC，中心平面温度是56oC，写出该材料的导热系数随温度变化的函数式???0(1?bt)。 11．
厚度为10cm的大平壁，通过电流时，发热率为3?10w/m（内热
43源强度），平壁的一个表面绝热，另一表面暴露于25oC的空气中。若空气与壁面之间的表面传热系数为50w/(m2??C)，壁的导热系数为3w/(m??C)，确定壁中的最高温度。
12． 大平壁与圆筒壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆筒内表面积等于大平壁表面积，问：哪种情况下导热的热流量大？（无内热源，λ为常数）。 13．
焊接工人利用直径为3mm，长为0.4m，导热系数为40w/(m?k)的焊
条进行焊接，焊缝表面温度为800oC，焊条周围空气温度为25oC，表面传热系数为4w/(m?k)，假定人手能承受的温度为60oC，问人手至少应握何处？ 14． 如图所示几何形状，假定图中阴影部分所示的导热体没有内热源，物
性为常数，且过程处于稳态，中心圆管内部表面温度保持t1不变，而方形边界处于绝热。分析：导热体分别用不锈钢和铜作为材料时，温度分布是否
一样？ 15． 如图所示轴对称图形，为一维稳态导热，侧面绝热，两端面分别保持
定温，设此物体无内热源，常物性，分析它在x方向的温度分布是附图哪种形状？ 16． 在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s。从传
热学角度，你认为此值可信吗？
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17． 两块厚度为30mm的无限大平板，初始温度为20oC，分别用铜和钢制
成。平板突然放入60oC流体中，且两侧表面温度突然上升到60oC，计算使两板中心温度均上升到56oC时，两板所需时间之比。钢和铜的热扩散率分
别为12.9?10m/s和103?10m/s。
18． 某同学拟用集总参数法分析求解一维大平板的非稳态导热问题，为此他算出了Fo和Bi数，结果发现Bi数不满足集总参数法的条件。于是他改用Fo和Bi数查线算图（诺谟图）算出了答案。你认为他的结果对吗？为什么？ 19． 将初始温度为20oC 的热电偶突然放入250oC 的气流中，测得热电偶
的温度上升为80oC 的时间为10秒钟，求热电偶的温度上升到180oC 需多长时间？ 20． 一个直径7.5cm的桔子暴露在温度较低的环境中，假设桔子的物性与
20oC的水相似，且平均表面传热系数h?11w/m?k，确定采用集总参数法预测桔子冷却过程中瞬态温度的可行性。 21．
钢球，
2?62-62d?5cm,t0?450?C,tf?30?C,h?24w/(m2??C),Cp?0.48kJ/(kg??C),??7753kg/m,??33w/(m??C),3
计算：钢球冷却到300oC所需时间。 22． 铜和混凝土在温度为22oC的房间中已放置很久，用手分别接触这两种
材料，问哪 块材料使人感觉更凉？设人手温度为37oC。
铜：??401w/m??C,??8933kg/m3,c?385J/kg??C,混凝土：??1.4w/m??C,??2300kg/m,c?880J/kg??C23．
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无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为
t?2y2cosx，说明该导热体在x=0，y=1处的温度是随时间增加而逐渐升
高，还是逐渐降低？ 24．
一块无限大平板，单侧表面积为A，初温为t0，一侧表面受温度为t?，
表面传热系数为h的气流冷却，另一侧受到恒定流密度的加热，内部热阻可忽略。列出物体内部温度随时间变化的微分方程式。设其它几何参数及物性参数为已知。 25． 如图所示，一等截面直肋，高H=45mm，厚δ=10mm，肋基温度
t0?100?C，流体温度tf?20?C，h?50w/(m2?k)，肋片
??50w/(m?k)，设肋端绝热，将它分成四个节点，列出节点2，3，4的
离散方程式，并计算其温度。
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第五章~第七章 对流换热部分
1． 20℃的水以1.2m/s的速度外掠长250mm的平板，tw=60℃, 求：（1）x=150mm处hx；
(2)全板平均h;
(3)板单位宽度的换热量。
2．利用数量级分析的方法，对流体外掠平板的流动，从动量微分方程导出边界层厚度的如下变化关系式：
?x?1 Rex3．空气自然对流换热实验：测无限空间中水平热横管和空气间的自然对流换热的表面传热系数。
4．温度为25℃的空气，以7m/s的流速，分别横掠和纵掠外径及管长相同的两根水平管，已知水平圆管的外径d=50mm，长为1m，外壁温度为155℃。 求：（1）上述两种情况下，对流换热表面传热系数；
(2)解释所得计算结果。
5．一块高H=1.5m，宽b=500mm的平板，一个侧面绝热，另一个侧面温度维持为85℃,计算平板在下列三种布置位置情况下，与15℃的空气间的自然对流换热量。
（1）竖直放置；（2）热面朝上水平放置（3）热面朝下水平放置。 6．空气，横向掠过叉排管束，管外径d=25mm，管子间距，S1=50mm，S2=37.5mm，垂直于流动方向的横向排数N1=16，沿空气流动方向的纵向排数N2=5,管壁温度为60℃，空气进管束时温度tf=10℃，流出时温度tf\=20℃，，流速umax=5m/s。 求：（1）h;
(2) 管束单位长度的对流换热量。 7．内径d=10mm
'的管内水流速
um?0.309m/s,tf?23.5?C,tw?48.3?C,L?100，计算h。
d8．水以0.8kg/s的质量流量在内径d=2.5cm的管内作受迫流动，管壁温度tw=90℃，进口截面水温tf=20℃，水被加热后离开时温度tf\=40℃，求管长l。 9.简要分析下列情况下，流体在管内受迫流动时h的大小 （1） 弯管与直管； （2） 长管与短管；
（3） 同种流体受迫流过管径相同的管内；
（4） 不同流体以相同速度受迫流过管径相同的管内； （5） 同种流体以相同速度在管内受迫流动；
（6） 体积流量相同的同种流体，在周长相同的园管和扁管内受迫流动； （7） 流速相同的同种流体，在周长相同的园管和扁管内受迫流动 10．有一双层玻璃窗竖放置，高H=1.8m，宽b=1.2m，两层玻璃间距δ=125mm，
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