传热学期末试题及答案(计算题)

1、一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为 48 和 0.1 ，钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃ 及 40 ℃ ，管长为 10m 。试求该管壁的散热量。 解：已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 × 10=320mm d 3 =320+2 × 20=360mm m t w1 =220 ℃ t w2 =40 ℃ =9591.226W 2、一块厚20mm 的钢板，加热到 5000C 后置于 200C 的空气中冷却。设冷却过程中钢板两侧面的平均表面传热系数为)/(352 KmW,钢板的导热系数为)/(452 KmW，若扩散率为sm /10375.125。试确定使钢板冷却到空气相差 100C 时所需的时间。 解：由题意知1.00078.0 hABi 故可采用集总参数法处理。由平板两边对称受热，板内温度分布必以其中心对称，建立微分方程，引入过余温度，则得： 0)0(0tthAddcv 解之得：)exp())/(exp()exp(0hAVchcvhA sC363310 0＝时，将数据代入得，当  3、如图所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导 出内角顶节点O（m,n）的离散方程式。且Δx=Δy 时，解出内角 顶节点O（m,n）的温度分布nmt, （8 分） 解： 分）（时，当分）2.......................................................................2232326......(0224322,21,,11,,1,,,,1,,,1,1,,,1fnmnmnmnmnmnmnmfnmnmnmnmnmnmnmnmnmtxhxtttttxhyxtthyxyxyttxxttyyttxxtty 4、压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过， a 0 =90W/(m 2 · k) ，冷却水在管内流过 a 1 =6000W/(m 2 · k) 。冷却管是外径为 16mm ，厚 1.5mm 的黄铜管。求： 1 ）此时的传热系数； 2 ）若管外表面传热系数增加一倍，传热系数有何变化； 3 ）若管内表面传热系数增加一倍，传热系数又作何变化。 解：）对于管外表面积的传热系数为 2 ）略计算壁热阻，传热系数为 传热系数增加了 96% 3 ) 传热系数增加还不到 1% ∴抓住分热阻最大的那个环节进行强化，才能收到显著效果。 5-已知：20℃的水以2m/s 的流速平行地流过一块平板，边界层内的流速为三次多项式分布。 求：计算离开平板前缘10cm 及20cm 处的流...