傳熱學(xué)第三章答案-文庫吧資料
2025-07-03 12:47本頁面
【正文】 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(cè)加熱，不受熱側(cè)面可近似地認(rèn)為是絕熱的。試對準(zhǔn)工況導(dǎo)出汽缸壁中最大溫差的計算公式。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。此后把它們搬入250C的室內(nèi)。解：因四周表面絕熱，這相當(dāng)于一個厚為的無限大平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)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(shè)海水與殼體表面間的傳熱系數(shù)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(nèi)側(cè)可認(rèn)為是絕熱的。圓柱體導(dǎo)熱系數(shù)，熱擴(kuò)散率。鋼棒可以近似地取用為200C時之值。 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(cè)突然被置于2000C的氣流中，而另外三個側(cè)面絕熱。流體與各表面間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均可視為無限大。該平板的厚度遠(yuǎn)大于A、C之間的距離。解: （） （） ， ，3－20 在一個無限大平板的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)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(kuò)散率。一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱解：（1）穩(wěn)定過程熱平衡： （3） 可采用集總參數(shù)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(jìn)入汽輪機的蒸汽溫度與時間成線性關(guān)系，及，其中為 蒸汽溫速率，汽缸壁與蒸汽間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h為常數(shù)，汽缸壁外表面絕熱良好。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。試在不考慮顆粒的輻射熱損失時確定從t0＝3000K加熱到其熔點所需的時間，以及從剛達(dá)到熔點直至全部熔為液滴所需時間。噴鍍過程大致如下：把陶瓷粉末注入溫度高達(dá)104K的等離子氣流中，在到達(dá)被噴鍍的表面之前，陶瓷粉末吸收等離子氣流的熱量迅速升溫到熔點并完全溶化為液滴，然后被沖擊到被噴鍍表面迅速凝固，形成一鍍層。（2） 對循環(huán)水情形，同理， 按集總參數(shù)法時 驗算Bi數(shù) ，不滿足集總參數(shù)條件 改用漠渃圖 此時 ，查圖得 3－17 等離子噴鍍是一種用以改善材料表面特性（耐腐蝕、耐磨等）的高新技術(shù)。 解：本題表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)未知，即Bi數(shù)為未知參數(shù)，所以無法判斷是否滿足集總參數(shù)法條件。試確定兩種情況下銀球表面與水之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。今有兩個直徑為20mm的銀球，加熱到6000C后被分別置于200C的盛有靜止水的大容器及200C的循環(huán)水中。 解：采用集總參數(shù)法得： ，要使元件報警則 ，代入數(shù)據(jù)得D＝驗證Bi數(shù)：，故可采用集總參數(shù)法。 解：故不采用集總參數(shù)法，改用諾漠圖 ，查附錄2圖1得 Fo＝2 3－15 一種火焰報警器采用低熔點的金屬絲作為傳熱元件，當(dāng)該導(dǎo)線受火焰或高溫?zé)煔獾淖饔枚蹟鄷r報警系統(tǒng)即被觸發(fā)，一報警系統(tǒng)的熔點為5000C，初始溫度為250C。 kg，表面積為870 cm2,比容為,密度為可按3000C查取，冷卻過程的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)取為。 解：由題意知 故可采用集總參數(shù)法處理。設(shè)冷卻過程中鋼板兩側(cè)面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為,鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)為，若擴(kuò)散率為。設(shè)內(nèi)阻可以不計，其他的幾何、物性參數(shù)均以知。3－12 一塊單側(cè)表面積為A、初溫為t0的平板，一側(cè)表面突然受到恒定熱流密度q0的加熱，另一側(cè)表面受到初溫為的氣流冷卻，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h。設(shè)導(dǎo)線同一截面上的溫度是均勻的，導(dǎo)線的周長為P，截面積為Ac 比熱容為c，密度為電阻率為，與環(huán)境的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h，長度方向的溫度變化略而不計。 若熱接點與氣流間存在輻射換熱，則總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h（包括對流和輻射）增加，由知，保持不變，可使V/A增加，即熱接點直徑增加。問欲使熱電偶的時間常數(shù)熱接點的直徑應(yīng)為多大？以知熱接點與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為，熱接點的物性為：，如果氣流與熱接點之間還有輻射換熱，對所需的熱接點直徑有何影響？熱電偶引線的影響忽略不計。試計算在氣流與熱電偶之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為58的兩種情況下，熱電偶的時間常數(shù)并畫出兩種情況下熱電偶讀數(shù)的過余溫度隨時間變化的曲線。設(shè)物體與周圍環(huán)境的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h（常數(shù)），內(nèi)熱阻可以忽略，其他幾何、物性參數(shù)均以知，試列出其溫度隨時間變化的微分方程式并求解之。 解：按集總參數(shù)處理，容器中流體溫度由下面的微分方程式描述此方程的解為 3－8 一具有內(nèi)部加熱裝置的物體與空氣處于熱平衡。管內(nèi)流體與容器中流體間的總傳熱系數(shù)k及傳熱面積A均為以知，k為常數(shù)。容器外殼絕熱良好。解：由題意知，固體溫度始終均勻一致，所以可按集總熱容系統(tǒng)處理 固體通過熱輻射散到周圍的熱量為： 固體通過對流散到周圍的熱量為： 固體散出的總熱量等于其焓的減小 即 3－7 如圖所示，一容器中裝有質(zhì)量為m、比熱容為c的流體，初始溫度為tO。物體的體集積為V，參數(shù)與換熱的面積為A，比熱容和密度分別為c及。解：假設(shè)：輻射加熱時表面熱源均勻；散熱略而不計．集總參數(shù)法分析3－6 一初始溫度為t的物體，被置于室溫為t的房間中。解：如圖所示：3－5 現(xiàn)代微波爐加熱物體的原理是利用高頻電磁波使物體中的分子極化從而產(chǎn)生振蕩，其結(jié)果相當(dāng)于物體中產(chǎn)生了一個接近于均勻分布的內(nèi)熱源，而一般的烘箱則是從物體的表面上進(jìn)行接近恒熱流的加熱。試畫出在非穩(wěn)態(tài)加熱過程中系統(tǒng)中的溫度分布隨時間的變化（包括電阻加熱器，管壁及被加熱的管內(nèi)流體）。試定性地畫出汽缸機從
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