W2、一炉子的炉墙厚13cm，总面积20m，平均导热系数1.042/(m?K)，内、外壁温分别为
5200C和500C。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃煤的发热值为2.09?104kJ/kg，问每
天因热损失要用掉多少千克煤？（答案 ??75.2kW 每天耗煤310.9kg）
53.对置于水中的不锈钢管采用电加热的方法进行压力为1.013?10Pa的饱和水沸腾换热实验。测
0的加热功率为50W，不锈钢管外径4mm，加热段长10cm，表面平均温度为100时的沸腾表面换热系数。（答案 h） ?4421W/(m2?K）
C。试计算此
4.图4-64所示的的空腔由两个平行黑体表面组成，空腔内抽成真空，且空腔的厚度远小于其高度与宽度。其余以知条件如图所示。表面2是厚?体加热，平板的导热系数??0.1m的平板的一侧面，其另一侧面表面3被高温物
?17.5W/(m?K)。试问在稳态工况下表面3的温度tw3是多少？
5.有一厚为20mm的平面墙，导热系数1.3W覆盖了一层导热系数为0.2W/(m?K)。为使每平方米墙的热损失1500W。在外表面
/(m?K)的保温材料。以知复合壁两侧的温度分别为7500C及550C，
试确定保温层此时的厚度。（答案 ??89.6mm）
6.一钢管热风管。内径160mm，外径170mm，导热系数?1保温材料，内层厚?2?58.2W/(m?K)。热风管外包有两层
?30mm，导热系数?2?0.135W/(m?K)；外层厚?3?80mm，导热系数
?3?0.093W/(m?K)。热风管内表面温度tw1?3000C，外层保温材料的外表面温度
tw4?500C。求热风管每米管长的热损失和各层间分界面的温度。
（答案 ?L?198.4W/m,tw2?299.970C,tw3?229.270C）
?16.1mm，导热系数
7.用比较法测定材料导热系数的装置如图4-65所示，标准试件厚度?1?1?0.15W/(m?K)。待测试件为厚?2?15.6mm的玻璃板，且四周绝热良好。稳态时测得各壁面
的温度分别为：tw1（答案 ?44.70C、tw2?2.70C、tw3?18.20C，试求玻璃板的导热系数。
??0.71W/(m?K)）
图4-65
8.冷藏箱壁由两层铝板中间夹一层厚100mm的矿渣棉组成。内、外壁面温度分别为?50C和250C，
W矿渣棉的导热系数为0.06/(m?K)。求跑冷损失的热流密度q。如大气温度为300C，相对湿度
70%。由于水分森透使矿渣棉变湿，且内层结冰。设含水层和结冰层的导热系数分别为0.2W/(m?K)和0.5W/(m?K)，问；冷藏箱的冷损失为多少？
（答案 q1?18W/m2,q2?119.95W/m2）
9.某炉墙由耐火砖层、硅藻土培烧板层和金属密封板所构成（见图4-66），各层的导热系数分别为
?1?0.7?0.00058tW/(m?K),?2?0.047?0.000201tW/(m?K)和?3?45W/(m?K);
厚度分别为?1?115mm,?2?185mm,?3?3mm；炉墙内、外表面温度为
（答案 q?257.5W/m2） tw1?5420C,tw4?540C。试求通过炉墙的热流密度。
10.现有一热电偶测量管道内高温气流的温度（参见图4-67）。以知热电偶的读数t1管的基部温度t0?6500C，热电偶套
?5000C，套管插入深度l?100mm，套管壁厚d?10mm，套管材料的导热系数
??25W/(m?K)，套管外侧由与气流的表面传热系数h?50试求气流的真实温度tfW/(m2?K)，
和测量误差。（答案 气流的真实温度tf?625.70C，测量误差?t?2.710C）
图4-67
11.为增强传热，在外径为40mm的管道外表面上装置纵肋12片，如图4-68所示。肋厚0.8mm，肋高
20mm，肋的导热系数为116W/(m?K)。若管道的壁温为1400C，周围介质的温度为200C，表面
传热系数29W/(m2?K)，求每米管长散热量。
（图）4-68
解：
p?(8?10?4?1)?2?2.0(m) A?0.8?10?3?1?0.8?10?3(m2)
hp20?2?12m?()2?()?20.76(m) ?3?A116?0.8?10mH?20.76?0.02?0.415
11th(mH)?计及肋端散热量，???A?0mhm?h1?th(mH)m?
?0?t0?t1?140?20?120(0C)
查双曲函数表，th0.415每片肋的散热量：
?0.3922
20'20.76?116?92.3(W/m) ?L?116?0.8?10?3?120?20.76?201??0.392220.76?1160.3932?圆柱部分的散热量：
\?L?hA'?t?h(?DH?12A)(tw?tf)?20?(??0.04?1?12?0.8?10)?(140?20)?278.6(W/m)每米管长的散热量?L'\??L??L?12?92.3?278.6?1386.2(W/m)
?3
12.一实心燃气轮机叶片，高H?6.25cm，横截面积A?4.65m2，周长P?12.2cm，导热系数
??22W/(m?K)。燃气有效温度Tge?1140K，叶根温度Tr?755K，燃气对叶片的表面传热系
数h?390W/(m2?K)。假设叶片端面绝热，求叶片的温度分布和通过叶根的热流量。
（答案 叶片的温度??384.4ch[0.465(x?0.465)]；
?1142.4W）
第三章 对流换热
通过叶根的热流量?1.1600C的机油以0.3m/s的速度在内径为2.5cm的管内流动，管壁温度为1500C。试求以下两种
情况的表面传热系数：（a）管长为2m；（b）管长为6m。
1600C的机油的物性为：
??0.132W/(m?K)，??805.89kg/m3,??4513?10?6kg/(m?s)，
Pr?84,1500C时，??1518?10?6kg/(m?s)。
（答案 管长2m：h?106.9W/(m2?K)；管长6m：h?74.2W/(m2?K)）
02.一冷凝器内有1000根内径0.05m、长10m的管子管子内壁温度为39C。有初温为100C，流量为
6m3/s的冷却水在管内流动。求平均对流换热表面传热系数和水的温升。
（答案 平均表面传热系数：h3.冷却水在内径d?8374.7W/(m2?K)；水的温升：?t?12.040C）
?20mm、壁温tw?400C、长1.5m的冷凝器内流动。冷却水入口温度
TF'?170C，出口温度t\f?230C。求冷却水的平均流速及管子的热流密度。
（答案 冷却水的流速：??1.18m/s；管子的热流密度：q?9.86?104W/m2）
4.水以1.2m/s的平均流速流过内径为20mm的长直管。
(1)管子壁温75(2)管子壁温150C，水从200C加热到700C： C，水丛700C冷却到200C。
0试计算其它条件不变时，上述两种情况下的对流换热表面传热系数，并讨论造成差别的原因。 （答案 （h1?6064W/(m2?K);h2?5289W/(m2?K)。 h1?h2是因为水被加热时，近壁处
的粘性降低，因此表面传热系数比冷却高。）
5.为了减少重油的动力粘度，以降低泵功率的消耗，让重油通过一个由20块空心平板组成的换热器（见图4-71）。热水在空心平板内流动（垂直与图面方向），从而使平板温度均匀且等于1000C。重油初温为
工程热力学课后题答案
