傳熱學第三章答案(編輯修改稿)
2025-07-24 12:47 本頁面
【文章內容簡介】 。3－18 直徑為1mm的金屬絲置于溫度為250C的恒溫槽中，其電阻值為。設電阻強度為120A的電流突然經過此導線并保持不變，導線表面與油之間的表面?zhèn)鳠嵯禂禐椋瑔柈攲Ь€溫度穩(wěn)定后其值為多少？從通電開始瞬間到導線溫度與穩(wěn)定時之值相差10C所需的時間為多少？設表面?zhèn)鳠嵯禂当３譃槌?，導線的。一維非穩(wěn)態(tài)導熱解：（1）穩(wěn)定過程熱平衡： （3） 可采用集總參數法：令，由熱平衡 解齊次方程 方程的解為：，由得 （a） 無限大平板一維非穩(wěn)態(tài)3－19 作為一種估算，可以對汽輪機啟動過程中汽缸壁的升溫過程作近似分析：把汽缸壁看成是一維的平壁，啟動前汽缸壁溫度均勻并為t0，進入汽輪機的蒸汽溫度與時間成線性關系，及，其中為 蒸汽溫速率，汽缸壁與蒸汽間的表面?zhèn)鳠嵯禂礹為常數，汽缸壁外表面絕熱良好。試對這一簡化模型列出汽缸壁中溫度的數學描寫式。解: （） （） ， ，3－20 在一個無限大平板的非穩(wěn)態(tài)導熱過程中，測得某一瞬間在板的厚度方上的三點A、B、C處的溫度分別為，A與B及B與C各相隔1cm，材料的熱擴散率。試估計在該瞬間B點溫度對時間的瞬間變化率。該平板的厚度遠大于A、C之間的距離。解：的離散形式為：代入已知數據可得B點的瞬時變化率為：3－21 有兩塊同樣材料的平板A及B，A的厚度為B的兩倍，從統(tǒng)一高溫爐中取出置于冷流體中淬火。流體與各表面間的表面?zhèn)鳠嵯禂稻梢暈闊o限大。已知板B中心點的過余溫度下降到初值的一半需要20min，問A板達到同樣溫度工況需要的時間？3－22 某一瞬間，一無內熱源的無限大平板中的溫度分布可以表示成t1=c1x2+c2的形式，其中cc2為已知的常數，試確定：（1） 此時刻在x=0的表面處的熱流密度（2） 此時刻平板平均溫度隨時間的變化率，物性已知且為常數。 3－23 一截面尺寸為10cm5cm的長鋼棒（18－20Gr/8－12Ni），初溫度為200C，然后長邊的一側突然被置于2000C的氣流中，而另外三個側面絕熱。試確定6min后長邊的另一側面中點的溫度。鋼棒可以近似地取用為200C時之值。3－24 一高H＝，初始溫度均勻，然后將其四周曲面完全絕熱，而上、下底面暴露于氣流中，氣流與兩端面間的表面?zhèn)鳠嵯禂稻鶠椤A柱體導熱系數，熱擴散率。試確定圓柱體中心過余溫度下降到初值一半時間所需的時間。解：因四周表面絕熱，這相當于一個厚為的無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導熱問題，由圖36查得325 有一航天器，重返大氣層試殼體表面溫度為10000C，隨即落入溫度為50C的海洋中，設海水與殼體表面間的傳熱系數為，試問此航天器落入海洋后5min時表面溫度是多少？殼體壁面中最高溫度是多少？殼體厚，，其內側可認為是絕熱的。解：由圖36查得，由圖37查得3－26 厚8mm的瓷磚被堆放在室外貨場上，并與－150C的環(huán)境處于熱平衡。此后把它們搬入250C的室內。為了加速升溫過程，每快瓷磚被分散地擱在墻旁，設此時瓷磚兩面與室內環(huán)境地表面?zhèn)鳠嵯禂禐?。為防止瓷磚脆裂，需待其溫度上升到100C以上才可操作，問需多少時間？已知瓷磚地。如瓷磚厚度增加一倍，其它條件不變，問等待時間又為多長？解：由圖36查得 厚度加倍后，3－27 汽輪機在啟動一段時間后，如果蒸汽速度保持勻速上升，則汽缸壁中的溫度變化會達到或接近這樣的工況：壁中各點的溫度對時間的偏導數即不隨時間而異，又不隨地點而變（稱準穩(wěn)態(tài)工況）。試對準工況導出汽缸壁中最大溫差的計算公式。解：把氣缸壁作為平壁處理且假定其外表面絕熱，如右圖所示，則準穩(wěn)態(tài)工況時氣缸壁中溫度分布可用下列數學式描寫： 式中w為氣缸壁的升溫速度，K/s。上式的通解為故得3－28 一塊后300mm的板塊鋼坯（％）的初溫為200C，送于溫度為12000C的爐子里單側加熱，不受熱側面可近似地認為是絕熱的。已知鋼板熱擴散率，加熱過程中平均表面?zhèn)鳠嵯禂禐?，設確定加熱到鋼板表面溫度低于爐溫150C時所需的時間，及此時鋼板兩表面間的溫差。導熱系數可按6000C查附錄。求：用上式（僅取無窮級數的的第一項）計算1min后平板中間截面上的溫度，并與海斯勒圖及（327）相比較，又，如取級數的前四項來計算，對結果有何影響？解：由所給出的解的形式可以看出，此時坐標原點是取在板的一側表面上的（x=0，3－ 30 火箭發(fā)動機的噴管在起動過程中受到的高溫燃氣加熱，受材料的限制其局部壁溫不得大于1 500 ，其物性參數為。試對此情況下噴管能承受的運行時間作一保守的估計。設內表面與高溫燃氣間的表面?zhèn)鳠嵯禂禐?，噴管的初始溫度。解：一種保守的估計方法是假定噴管壁面是絕熱的，則相當于厚為2δ1的平板，3－31 一火箭發(fā)動機噴管，壁厚為9mm，出世溫度為300C。在進行靜推力試驗時，溫度為1 7500C的高溫燃氣送于該噴管，燃氣與壁面間的表面?zhèn)鳠嵯禂禐?。噴管材料的密度，導熱系數為。假設噴管因直徑與厚度之比較大而可視為平壁，且外側可作絕熱處理，試確定：（1） 為使噴管的最高溫度不超過材料允許的溫度而能允許的運行時間；（2） 在所允許的時間的終了時刻，壁面中的最大溫差；（3） 在上述時刻壁面中的平均溫度梯度與最大溫度梯度。 無限長圓管3－32 對于一無內熱源的長圓柱體的非穩(wěn)態(tài)導熱問題，在某一瞬間測得r=2 cm處溫度的瞬間變化率為－ /s。試計算此時此處圓柱體單位長度上的熱流量沿半徑方向的變化率，并說明熱流密度矢量的方向。已知。 2h298912113h2120813123h21
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