大连理工大学843传热学考研历年真题汇总分类——计算推导证明01

843传热学计算推导证明01大连理工大学热平衡问题1.在晴朗的夜晚，天空的辐射温度可取−𝟕𝟎℃。假定无风且空气与聚集在草上露水间的对流换热系数为𝟐𝟖𝐰(𝒎𝟐∙℃⁄)。试计算防止结露（即冰点）空气所必须具有的最低温度。计算时，可略去露水的蒸发及露水与草地间的导热。取露水的黑度为1。答：由于过程处于稳态露珠与天空的辐射热量=露珠与周围空气的对流换热量εσ(𝑇4−𝑇𝑠4)=h(𝑡𝑓−t)由题意知，为防止结霜，即t=0℃.代入已知条件解得𝑡𝑓=7.8℃2.用裸露热电偶测得炉膛的烟气温度𝐭=𝟕𝟐𝟕℃。已知炉内壁面温度𝒕𝒘=𝟓𝟐𝟕℃，烟气对热电偶表面的对流换热系数𝛂=𝟓𝟔.𝟕𝐰(𝒎𝟐∙℃⁄)。热电偶表面黑度𝛆=𝟎.𝟑。试求炉膛烟气的真实温度和测温误差。略去烟气对热电偶表面的辐射换热。答：由于过程处于稳态热电偶与炉内壁面的辐射热量=热电偶与烟气的对流换热量εσ(𝑇4−𝑇w4)=h(𝑡𝑓−t)代入已知条件解得𝑡𝑓=904.12℃测量误差∆t=𝑡𝑓−𝑡=904.12−727=177.12℃散热量问题1.一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径𝐝=𝟓𝟖𝟑𝐦𝐦，外表面实测平均温度𝒕𝒘=𝟒𝟖℃，空气温度𝒕𝒇=𝟐𝟑℃，此时空气与管道外表面间的自然对流传热的表面传热系数𝐡=𝟑.𝟒𝟐𝐰(𝒎𝟐∙𝒌⁄)，保温层外表面的发射率𝛆=𝟎.𝟗。计算每米长度管道的总散热量。843传热学计算推导证明01大连理工大学答：单位长度上的自然对流散热量为𝑞𝑙,𝑐=𝜋𝑑∙ℎ∙(𝑡𝑤−𝑡𝑓)=3.14×0.583×3.42×(48−32)=156.5𝑤𝑚⁄单位长度的辐射换热量为𝑞𝑙,𝑟=𝜋𝑑𝜀𝜎(𝑇14−𝑇24)=3.14×0.583×5.67×10−8×0.9×[(48+273)4−(23+273)4]=274.7𝑤𝑚⁄𝑞𝑙=𝑞𝑙,𝑐+𝑞𝑙,𝑟=156.5+247.7=431.2𝑤𝑚⁄2.有一外径为𝟑𝟎𝟎𝐦𝐦的热空气管道通过房间，其外壁温度𝒕𝒘=𝟗𝟎℃，房间四周墙壁内表面温度𝐭=𝟐𝟐℃，房间空气温度𝒕𝒇=𝟐𝟕℃。已知空气与管道外表面间的自然对流传热的表面传热系数𝐡=𝟔𝐰(𝒎𝟐∙𝒌⁄)。求下列两种情况下的管道单位面积散热损失，并作比较（1）管道表面裹有发射率𝜺𝟏=𝟎.𝟏的薄铝板；（2）表面涂有𝜺𝟐=𝟎.𝟗的白漆。答：（1）𝑞𝑐=ℎ(𝑡𝑤−𝑡𝑓)=6×(90−27)=378𝑤𝑚2⁄𝑞𝑟1=𝜀1𝜎(𝑇𝑤4−𝑇4)=0.1×5.67×10−8×[(90+273)4−(22+273)4]=55.5𝑤𝑚2⁄q=𝑞𝑐+𝑞𝑟1=378+55.5=433.5𝑤𝑚2⁄（2）𝑞𝑟2=𝜀2𝜎(𝑇𝑤4−𝑇4)=0.9×5.67×10−8×[(90+273)4−(22+273)4]=499.6𝑤𝑚2⁄𝑞′=𝑞𝑐+𝑞𝑟1=378+499.6=877.6𝑤𝑚2⁄传热系数问题1.管内水的对流传热表面传热系数𝒉𝟏=𝟖𝟕𝟎𝟎𝐰(𝒎𝟐∙𝒌⁄)，管外氟利昂蒸气凝结换热表面传热系数𝒉𝟐=𝟏𝟖𝟎𝟎𝐰(𝒎𝟐∙𝒌⁄)，换热管子壁厚𝛅=𝟏.𝟓𝐦𝐦。管子材料是导热系数𝛌=843传热学计算推导证明01大连理工大学𝟑𝟖𝟑𝒘(𝒎∙𝒌)⁄的铜。试分析计算三个环节的热阻及冷凝器的总传热系数。答：由于过程处于稳态将圆管按厚度等于管子壁厚的平板处理水侧换热面积热阻1ℎ1=18700=1.15×10−4𝑚2∙𝑘𝑤⁄管壁导热面积热阻𝛿𝜆=1.5×10−3383=3.92×10−6𝑚2∙𝑘𝑤⁄氟利昂蒸气凝结面积热阻1ℎ2=11800=5.56×10−4𝑚2∙𝑘𝑤⁄传热系数k=11ℎ1+𝛿𝜆+1ℎ2=11.15×10−4+3.92×10−6+5.56×10−4=1480𝑚2∙𝑘𝑤⁄传热过程问题1.某冷库的传热系数k要求小于𝟎.𝟑𝟓𝐰(𝒎𝟐∙℃⁄)，库外壁的对流换热系数𝜶𝟏=𝟑𝟎𝐰(𝒎𝟐∙℃⁄)，库内壁的对流换热系数𝜶𝟐=𝟏𝟎𝐰(𝒎𝟐∙℃⁄)，库壁用绝热材料，其导热系数𝛌=𝟎.𝟎𝟒𝟒𝒘(𝒎∙℃⁄)，计算按平壁考虑，求：（1）绝热材料壁厚；（2）若冷库内外温差为𝟒𝟎℃，壁内外表面温差是多少？（3）壁的导热热阻占总热阻的百分比。答：（1）k=11𝛼1⁄+𝛿𝜆⁄+1𝛼2⁄=0.35w(𝑚2∙℃⁄)已知𝛼1=30w(𝑚2∙℃⁄)𝛼2=10w(𝑚2∙℃⁄)λ=0.044𝑤(𝑚∙℃)⁄解得δ=120mm∴绝热材料壁厚为120mm（2）q=k∙(𝑡𝑓1−𝑡𝑓2)=0.35×40=14𝑤𝑚2⁄q=𝑡𝑤1−𝑡𝑤2𝛿𝜆⁄𝑡𝑤1−𝑡𝑤2=𝑞∙𝛿𝜆=14×120×10−30.044=38.2℃∴冷库内外表面温差是38.2℃（3）𝛿𝜆1k⁄=120×10−30.04410.35⁄=0.955=95.5%843传热学计算推导证明01大连理工大学∴壁的导热热阻占总热阻的95.5%2.有一水暖设备，内部水温为𝟕𝟓℃，对流换热系数𝜶𝟏=𝟐𝟎𝟎𝐰(𝒎𝟐∙℃⁄)，外侧被𝟏𝟓℃的空气冷却，对流换热系数𝜶𝟐=𝟏𝟎𝐰(𝒎𝟐∙℃⁄)，金属壁厚𝛅=𝟑𝐦𝐦，导热系数𝛌=𝟒𝟎𝒘(𝒎∙℃)⁄，按平壁计算，求：（1）单位面积上传递的热流量是多少？（2）当空气侧加肋片后，外表面积与内表面积之比𝑨𝟐𝑨𝟏⁄=𝟖，假设肋片效率为1，单位内表面传递的热流量又为多少？答：（1）q=𝑡𝑓1−𝑡𝑓21𝛼1+𝛿𝜆+1𝛼2=75−151200+3×10−340+110=571𝑤𝑚2⁄（2）Φ=𝑡𝑓1−𝑡𝑓21𝐴1𝛼1+𝛿𝐴1𝜆+1𝐴2𝛼2𝑞′=Φ𝐴1=𝑡𝑓1−𝑡𝑓21𝛼1+𝛿𝜆+𝐴1𝐴2∙1𝛼2=75−151200+3×10−340+18∙110=3414𝑤𝑚2⁄