习题传热1学.ppt
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1、2019/6/1,1,工程传热学,明廷臻 能源与动力工程学院 华中科技大学,2019/6/1,2,2019/6/1,3,2-20. 过热蒸汽在外径为127mm的钢管内流过,测蒸汽温度套管的布置如图所式。已知套管外径d = 15 mm,厚度 = 0.9 mm,导热系数 = 49.1 W/(mK)。蒸汽与套管间的表面传热系数h = 105 W/(m2K)。为使测温误差小于蒸汽与钢管壁温度差的0.6%,试确定套管应有的长度。,2019/6/1,4,解:,2019/6/1,5,3-17. 一种测量导热系数的瞬态法是基于半无限大物体的导热过程而设计的。设有一块厚金属,初温为30,然后其一侧表面突然与温度
2、为100的沸水相接触。在离开此表面10 mm处由热电偶测得2 min后该处的温度为65。已知材料的密度为2200 kg/m3,比热容为700 J/(kgK),试计算该材料的导热系数。,2019/6/1,6,解: 查表,2019/6/1,7,3-18. 夏天高速公路的路面在日光长时间的曝晒下可达50的温度。假设突然一阵雷雨把路面冷却到20并保持不变。雷雨持续了10 min。试计算在此降雨期间单位面积上所放出的热量。高速公路混凝土的物性可取为密度为2300 kg/m3,导热系数为 1.4 W/(mK),比热容为880 J/(kgK)。作为一种估算,假设雷雨前路面以下相当厚的一层混凝土均处于50,分
3、析这一假设对计算得到的放热量的影响。,2019/6/1,8,解:公路在降雨期间单位面积所放出的热量 随着厚度增加,实际混凝土温度会逐渐降低,故该假设使得计算的结果偏大。,2019/6/1,9,4-19 温度30水流经一根长的直管,管内径0.3 m,水流平均速度为0.3 m/s。试计算:(1) 摩擦系数; (2) 壁面切应力; (3) 表面传热系数。 答: 查表得:,得,属圆管内紊流换热。,2019/6/1,10,代入数据,,2019/6/1,11,6-15试确定CO2的发射率。气体处在很长的、直径为0.6096m的圆柱体内,其温度为1388K,CO2的分压力为0.2105Pa,气体的总压力为0
4、.3105Pa。 解 平均射线程长,2019/6/1,12,查表,2019/6/1,13,6-16 1388K的燃烧烟气,其系统内的总压力为2105Pa,CO2的分压力为0.08105Pa,H2O的分压力为0.16105Pa,试计算直径为0.9144m的长圆柱烟道中,该烟气的发射率。 解: 平均射线程长,2019/6/1,14,查表:,代入得:,2019/6/1,15,2-19 长度为L的细杆,两端连接在温度分别保持t1和t2的壁上,杆通过对流向温度为t的环境散热。试推导:(1)杆内温度分布的表达式;(2)杆的总热损失? 解: (1)由肋片导热的微分方程式,2019/6/1,16,又因为截面积
5、不随x变化,所以方程变为,其通解为,式中,,其边界条件为:,2019/6/1,17,将边界条件带入通解中,得,所以杆内温度分布为:,2019/6/1,18,(2)通过肋基的导热流量等于通过肋片散失到环境中去的热流量,故肋片的散热量可由傅里叶定律,计算得出:,2019/6/1,19,3-20. 图示钢圆柱的直径D = 0.3 m,长度L = 0.6m,导热系数= 30W/(mK),热扩散率a =6.2510-6 m2/s,初始温度均匀为20C。若把圆柱放入炉温为l020、表面传热系数为200 W/(m2K)的加热炉内,试问加热14小时后,中心1和表面2、3、4各点的温度为多少?,2019/6/1
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