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一、计算题

1． 某砖墙壁厚

其导热系数为

已知壁两侧温度分别为

其他参数数值

试计算墙壁的导热热阻和热流密度。如果将壁厚改为

不变，热流密度提高多少？

【答案】砖墙墙壁的导热热阻为

由式

得热流密度为当墙壁厚度变为导热热阻由式（1）得

时，

可以看出，热流密度明显提高，其增加率为:

2． 厚度等于的常物性无限大平板，

初始温度均匀为，过程开始后，左侧有一定热流密度的热源加热，

右侧与低温流体

相接触

，表面传热系数等于常数，所有物性参数已知，

写出该导热问题的数学描写（述）。

【答案】这是一个沿平板厚度方向的一维非稳态导热问题，其微分方程、边界及初始条件为：微分方程：初始条件：边界条件：

导导

3． 某一大型水箱的外壳依次由钢板、聚乙烯泡沫塑料和铁皮构成，其中钢板厚度热系数热系数

聚乙烯泡沫塑料板水箱内侧水温

水箱外侧空气温度

铁皮

水箱外侧与空气之间的表面传热系数

水箱内水与内壁面

之间对流换热的表面传热系数

求水箱表面单位面积热损失。

【答案】本题为第三类边界条件下的三层平壁换热问题，

现计算各部分单位面积热阻

水箱内侧对流换热热阻为

：钢板导热热阻为：

聚乙烯泡沫塑料板的导热热阻为：铁皮板的导热热阻为：外侧空气对流换热热阻为

：则，水箱表面单位面积热损失为：

4． 如图所示，为了得到热水，导热系数为

附注：

（1）管内湍流强制对流换热实验关联式为：冷却

（

）。

2

）

60

℃

时

水

的

物

性

：

（流体被加热

流体被

的水蒸气在管外凝结，其表面传热系数

冷却水在盘管内流动，流速为0.8m/s，黄铜管外径为18mm ，壁厚为1.5mm ，

盘管的弯曲半径为90mm 。冷水进换热器时的温度为25℃，加热到

95℃。试求所需的换热面积及盘管长度。不计管内入口效应修正及温差修正。

（3）弯管修正系数：

图

【答案】（1）求管内表面传热系数。 定性温度：查物性可知

，则

为揣流。因此有：

（2）传热量：

（3）对数平均温差：（4）传热系数：

（5）换热面积及管长：

5． 采用热线风速仪测量风管中空气流速，已知热线风速仪的受热金属丝直径d=1mm，材质为铜丝，密度

空气温度

导热系数

表面传热系数

比热容

单位长度电阻值

某时刻起电流强度

的电流突

然流经导线并保持不变。试求：

（1）当导线的温度稳定后其数值为多少？

（2）从导线通电开始瞬间到导线温度与稳定时之值相差为1℃时所需的时间。 【答案】（1）稳定时导线表面散热量等于其内部发热量。 单位长度发热量为：表面对流散热量：依据热平衡，则（2）令：

则

则

故可采用集总参数法求解。

当导线通电开始瞬间到导线温度与稳定时之值相差为1℃，即利用集总参数法计算：