传热学课后习题答案--第一章
【1-2】
解:根据题意可知,这是一个一维稳态传热过程。通过平壁一维稳态导热的热流密度为
q =λt w 1-t w 2=1. 4⨯17-10
0. 2=49W /m 2
δ
由傅里叶公式有,单位时间内热损
Φ=qA =49⨯11⨯8=4312W
每天产生的热损失
Q 损=Φt =4312⨯24⨯3600=372. 6MJ
燃气炉需要提供的热量
Q 供=Q 损/η=372. 6/0. 9=414MJ
所需费用
S =C g ⋅Q 供=0. 01⨯414=4. 14$
【1-4】
解:流动的空气与换热器之间是稳态对流传热。根据牛顿冷却公式
Φ=hA ∆t
可知,换热面积
A =
【1-7】
解:这是一个多层复合壁导热问题,各部分热阻既有串联,又有并联。简化模型如图所示
(1)由条件可知
A 螺栓=18⨯πD /4=18⨯π⨯(1. 9⨯10)=5. 1⨯104-22-3Φh ∆t =87901135. 59⨯(65. 6-18. 3) =0. 164m 2m 2
螺栓面积很小,在计算时忽略其对耐火砖和钢板面积的影响
R λ耐火砖=δ1λ1A 1=7. 5⨯101. 1⨯1
0. 64⨯10
39⨯1-2=6. 818⨯10-2(K /W ) R λ钢板=δ2λ2A 2
δ3-2==0. 0164⨯10-2(K /W ) R λ螺栓(7. 5+0. 64)⨯10==-3λ3A 339⨯5. 1⨯10-2=0. 4093(K /W )
热阻关系为耐火砖与钢板串联,然后与螺栓并联,所以
R 总=(R λ耐火砖+R λ钢板)//R λ螺栓=0. 0586(K /W )
(2)由上步可知,炉墙的传热系数
k =1/R 总=17. 075
已知T f 1=300K ,T w 2=920K ,又
Φ=hA (T f 1-T w 1) =kA (T w 1-T w 2)
求得T w 1=424. 44K
所以,热流密度
q =Φ
A =68⨯124. 44=8461. 92W /m 2
【1-9】
解:由给定条件可知,这是一个多层平壁稳态导热过程。
透过双层玻璃窗的散热量
Φ1=t f 1-t f 22δ1
A λ1+δ2A λ2+1Ah 1+1Ah 2
=25-(-10)
2⨯3⨯10-3
1. 1⨯1. 2⨯1. 05
. 887W =147
透过单层玻璃的散热量 +5⨯10-3-21. 1⨯1. 2⨯2. 6⨯10+11. 1⨯1. 2⨯15+11. 1⨯1. 2⨯20
Φ1=t f 1-t f 2δ1
A λ1+1Ah 1+1Ah 2
=25-(-10)
3⨯10-3
1. 1⨯1. 2⨯1. 05+1
1. 1⨯1. 2⨯15+1
1. 1⨯1. 2⨯20
=386. 45W
通过比较二者的散热量可知,双层玻璃保温性能比单层玻璃要好。