22. 用纸杯可以烧开水，而纸杯不会燃烧。为什么？ 23. 由图10-21和
xx~erf2a?2a?1.0 0.5 之间的关系，说明什么情况下的导
热问题可以看作是无限大半无限厚平板的导热问题。
24. 冬天，屋顶积雪有助于房屋保温，
您知道为什么吗？
25. 地面上按自然对流设计的换热装
置，在太空中还能正常工作吗？ 26. 为什么要及时清除冰箱内的结霜，
否则耗电量就会增加？
27. 改变暖气中的水流速度是否可以
改变显著地增强换热，为什么？
??0 0 1.0 2.0 x2a?
28. 冬天的晴天白天与晚上的空气温度相同，为什么白天热而晚上却冷些？
五、计算题
1. 速度为6 m/s的空气流过酒精表面，已知酒精表面有层流变为湍流时的临
界雷诺准数为3×105，边界层内酒精－空气混合物的运动粘度为1.48×10-5 m2/s，酒精在空气中的扩散系数为1.26×10-5m2/s，考虑边界层前端有一定长度层流边界层，L长度上的平均对流传质系数
Kc湍?D乙醇1/24/5?0.664Rec?0.0365ReL－Rec4/5??Sc1/3，忽略表面传质对边界层
L??的影响，试计算边界层前沿1.0m长以内的平均对流传质系数Kc湍。 2. 管道内径d1＝57mm，内壁温度tw1＝150℃，周围空气温度tf2＝30℃，外表
2
与空气间对流给热系数h2＝10.5 w/m·K，管壁材料?＝0.233w/m·K，当厚度分别为50mm、100mm时，求管道热损失，并计算管道临界直径；若将管壁材料更换为?＝1.4w/m·K的材料，其他条件不变，管道临界直径有何变化？
3. 利用空气自然冷却直径为3mm的水平铝质导线（电阻率ρ＝
0.0286?mm2/m），此时电线表面温度为tw＝90℃，远离导线的空气温度为30℃。（1）求对流给热系数；（2）若要表面温度保持90℃不变，求允许通过的最大电流Imax。
已知Gr?g?d3?2???T，空气的物性参数：??11?，其它如下表。 T273?tC 1.18 0.53 0.13 n 1/8 1/4 1/3 空气的物性参数 水平柱外绕流准数关系式中的C与n 适用范围（Gr·Pr） -8410~10 104~109 109~1012 ν λ a -6-2-630℃ 16.00×10 2.673×10 22.9×10 层 流 60℃ 18.97×10-6 2.893×10-2 27.2×10-6 过渡流 90℃ 22.10×10-6 3.126×10-2 31.9×10-6 湍 流 4. 含0.10%碳的低碳钢工件在950℃温度下表面渗碳，这时碳在钢中的平均
扩散系数为3.00×10-11m2/s，若在渗碳气氛中使表面碳浓度维持在1.5%。求：经过5小时后距表面1.0mm深度处的碳浓度。 已知高斯误差函数：
erf(0.20)＝0.22270 erf(0.22)＝0.24430 erf(0.24)＝0.26570 erf(0.26)＝0.28690 erf(0.28)＝0.30788 erf(0.30)＝0.32863 erf(0.32)＝0.34913 erf(0.34)＝0.36936 erf(0.36)＝0.38933 erf(0.38)＝0.40901 erf(0.40)＝0.42839 erf(0.42)＝0.44747
erf(0.44)＝0.46623 erf(0.46)＝0.48466 erf(0.48)＝0.50275 erf(0.50)＝0.52050 erf(0.52)＝0.53790 erf(0.54)＝0.55494 erf(0.56)＝0.57162 erf(0.58)＝0.58792 erf(0.60)＝0.60386 erf(0.62)＝0.61941 erf(0.64)＝0.63459 erf(0.66)＝0.64938 erf(0.68)＝0.66378 erf(0.70)＝0.67780 erf(0.72)＝0.69143 erf(0.74)＝0.70468 erf(0.76)＝0.71754 erf(0.78)＝0.73001
5. 用热电偶测量钢水的温度。已知钢水的温度为1650℃，热电偶插入钢水前
的温度为20℃。热电偶的接点可以看作是球形，直径d=1mm，密度ρ=7900kg/m3，等压比热Cp=420 J/(kg℃)，导热系数λ=50 W/(m℃)。热电偶接点与钢水的对流换热系数h=3000 W/(m2℃)。已知“薄材”的无量纲温度计
???h?F???算公式为?exp?，求热电偶测得钢水温度为1648℃时所需
???0??C?Vp??的时间。
6. 有一半径为0.2m的钢坯，初始温度为t0=20，将它置于炉温为tf=900℃的
加热炉中加热，如果将钢坯近似视为无限长圆柱体，炉气与钢坯之间的对流换热系数h=180 W/(m2℃)，钢坯的导热系数λ=36 W/(m℃)，热扩散系数
-52
a=0.695×10m/s。求将钢坯加热到800℃时所需要的时间。
7. 假设两小时内通过
152mm×152mm×13mm
260℃ 材料Ⅰ 材料Ⅱ （厚度）的实验板的导热量为20.16kcal，板的两面温度分别为19℃和26℃。求：实验板的导热系数。
38℃
45cm 30cm
8 附图 8. 在稳定状态下双层平壁体系
内的温度分布如图所示。如果稳定态热流密度为10850 kcal/m2?hr，材料Ⅰ的导热系数?1＝45 kcal/m?hr?K。求：材料Ⅱ的导热系数。
9. 设有厚度为s的无限大平板，无内热源，材料均匀，?＝?0（1＋b t），平板
两侧温度分别为t1和t2，由固体导热微分方程求解平板内的温度分布方程。
10. 已知球坐标系下的热量传输微分方程为：
???t?1??2?t??t?t???t1???t?1?2t???r?????2?r??2?sin???2???rr??rsin??????rsin2???2??r?r??r?rsin?????
