传热学第四版（安徽工业大学专用）
1-8 热水瓶胆剖面的示意图如附图所示。瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了反射率很低的银。试分析热水瓶具有保温作用的原因。
如果不小心破坏了瓶胆上抽气口处的密闭性，这会影响保温效果吗？
解：保温作用的原因：内胆外壁外胆内壁涂了反射率很低的银，则通过内外胆向外辐射的热量很少，抽真空是为了减少内外胆之间的气体介质，以减少其对流换热的作用。
如果密闭性破坏，空气进入两层夹缝中形成了内外胆之间的对流传热，从而保温瓶的保温效果降低。
1-10 一炉子的炉墙厚13cm，总面积为20，平均导热系数为1.04w/内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。
如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kj/kg，问每天因热损失要用掉多少千克煤？
解：根据傅利叶公式。
每天用煤。1-19 在1-14题目中，如果把芯片及底板置于一个封闭的机壳内，机壳的平均温度为20℃，芯片的表面黑度为0.9，其余条件不变，试确定芯片的最大允许功率。
解：p＝1.657w
1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数＝95w/(壁面厚＝2.5mm，水侧表面传热系数w/(设传热壁可以看成平壁，试计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手？
解：则＝94.7，应强化气体侧表面传热。
2-2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm.,152mm及9.
5mm，导热系数分别为45,0. 07及0.1。
冷藏室的有效换热面积为37.2，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按1.5及2.
5计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。
解：由题意得。
357.14w
357.14×3600＝1285.6kj
2-15 外径为50mm的蒸气管道外，包覆有厚为40mm平均导热系数为0.11的煤灰泡沫砖。绝热层外表面温度为50℃，试检查矿棉渣与煤灰泡沫砖交界面处的温度是否超过允许值？
又。增加煤灰泡沫砖的厚度对热损失及交界面处的温度有什么影响？蒸气管道的表面温度取为400℃。
解：由题意多层蒸气管总热流量。
代入数据得到
由附录知粉煤灰泡沫砖材料最高允许温度为300℃
由此设在300℃时。
因为。所以不会超过允许温度。当增加煤灰泡沫砖的厚度会使热损失增加，从而边界面处温度下降。
2-22 一个储液氨的容器近似的看成为内径为300mm的圆球。球外包有厚为30mm的多层结构的隔热材料。隔热材料沿半径方向的当量导热系数为，球内液氨的温度为-195.
6℃，室温为25℃，液氨的相变热为199.6kj/kg。试估算在上述条件下液氨每天的蒸发量。
解：2-30 一高为30cm的铝制圆台形锥台，顶面直径为8.2cm，底面直径为13cm.。
底面及顶面温度各自均匀，并分别为520℃及20℃，锥台侧面绝热。试确定通过该锥形台的导热量。铝的导热系数为100。
解：根据傅利叶导热公式得。
因为：得。得。
代入数据积分得。
2-36 q=1000w/m的热流沿x方向穿过厚为20mm的平板（见附图）。已知x=0mm,10mm,20mm处的温度分别为100℃，60℃及40℃。试据此确定材料导热系数表达式（为平均温度）中的及b。
解：x=0mm,x=10mm处的平均温度℃
又所以热量。
即1）同理x=10mm,x=20mm处得。
联立得b=-0.009
2-52 在外径为25mm的管壁上装有铝制的等厚度环肋，相邻肋片中心线之间的距离s=9.5mm,环肋高h=12.5mm,厚＝0.
8mm。管壁温度℃，流体温度℃，管壁及肋片与流体之间的表面传热系数为110。试确定每米长肋片管（包括肋片及基管部分）的散热量。
解：查表得w/(
从图查得，肋片两面散热量为：
肋片的实际散热量为：
两肋片间基管散热量：
总散热量为。
2-53 过热蒸气在外径为127mm的钢管内流过，测蒸气温度套管的布置如附图所示。已知套管外径d=15mm，壁厚＝0.9mm，导热系数49.
1。蒸气与套管间的表面传热系数h=105。为使测温误差小于蒸气与钢管壁温度差的0.
6％，试确定套管应有的长度。
解：按题意应使。
查附录得：，2-76 刚采摘下来的水果，由于其体内葡萄糖的分解而具有“呼吸”作用，结果会在其表面析出c,水蒸气，并在体内产生热量。设在通风的仓库中苹果以如附图所示的方式堆放，并有5℃的空气以0.
6m/s的流速吹过。苹果每天的发热量为4000j/kg。苹果的密度，导热系数＝0.
5；空气与苹果间的表面传热系数h=6。试计算稳态下苹果表面及中心的温度。每个苹果可按直径为80mm的圆球处理。
解：利用有内热源的一维球坐标方程：，边界条件为：。
为满足第一边界条件，必须为0。
代入第二条件：，即：
由此得：，温度分布为：，由此得：当时，；当r=0时，。
也可由稳态热平衡得出：，由此得：，3－4 在一内部流动的对流换热试验中（见附图），用电阻加热器产生热量加热量管道内的流体，电加热功率为常数，管道可以当作平壁对待。
试画出在非稳态加热过程中系统中的温度分布随时间的变化（包括电阻加热器，管壁及被加热的管内流体）。画出典型的四个时刻；初始状态（未开始加热时），稳定状态及两个中间状态。
解：如图所示：
3－16 在热处理工艺中，用银球试样来测定淬火介质在不同条件下的冷却能力。今有两个直径为20mm的银球，加热到6000c后被分别置于200c的盛有静止水的大容器及200c的循环水中。用热电偶测得，当因球中心温度从6500c变化到4500c时，其降温速率分别为1800c/s及3600c/s。
试确定两种情况下银球表面与水之间的表面传热系数。已知在上述温度范围内银的物性参数为。
解：本题表面传热系数未知，即bi数为未知参数，所以无法判断是否满足集总参数法条件。
为此，先假定满足集总参数条件，然后验算。
1） 对静止水情行，由，代入数据。
验算bi数。
满足集总参数条件。
2） 对循环水情形，同理，按集总参数法时
验算bi数 ，不满足集总参数条件。
改用漠渃图。
此时 查图得。
3－31 一火箭发动机喷管，壁厚为9mm，出世温度为300c。在进行静推力试验时，温度为1 7500c的高温燃气送于该喷管，燃气与壁面间的表面传热系数为。喷管材料的密度，导热系数为，。
假设喷管因直径与厚度之比较大而可视为平壁，且外侧可作绝热处理，试确定：
1） 为使喷管的最高温度不超过材料允许的温度而能允许的运行时间；
2） 在所允许的时间的终了时刻，壁面中的最大温差；
在上述时刻壁面中的平均温度梯度与最大温度梯度。
3－41 一钢球直径为10cm，初温为2500c，后将其置于温度为100c的油浴中。设冷却过程中的表面传热系数可取为，问欲使球心温度降低到1500c需要经过多长时间，此时球表面的温度为多少？球的导热系数为，热扩散率为。
3-52、已知：医学知识告诉我们：人体组织的温度等于，高于48的时间不能超过10s，否则该组织内的细胞就会死亡。
今有一劳动保护部门需要获得这样的资料，即人体表面接触到的热表面厚，**下烧伤程度随时间而变化的情况。人体组织性取37水的数值，计算的最大时间为5min，假设一接触到热表面，人体表面温度就上升到了热表面的温度。
求：用非稳态导热理论做出上述烧伤深度随时间变化的曲线。
解：按半无限大物体处理，37时。利用习题54中给出的公式，可得之值，由误差函数表可查得相应的的数值，从而确定不同（单位秒）下温度为48的地点的x值，即皮下烧伤深度。
令对于及70两种情形给出计算结果如下：
变化曲线略。
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