试确定通过一实心球壳的稳态传热的热流量Q(J/s)的表达式。设球壳的内外半径和温度分别为R1、R2和t1、t2,材料的导热系数为?且不随温度变化。
11. 有一半径为R的球体置于静止的流体中,流体无任何对流,球体表面温度
为tR,流体的平均温度为tf,导热系数为?(常数)。 (1)确定球体周围流体内部的温度分布式; (2)确定该情况下的努塞尔特准数Nu。
12. 由傅立叶定律证明:对t1>t2、厚度为s的一维平板导热问题,如果导热系
?t?t数可表示为?=?0(1+b t),则q??m12中的?m?s?t?t1??2t?t2?。
13. 某圆筒型炉壁由两层耐火材料组成,第一层为镁碳砖,第二层为粘土砖,
两层紧密接触。第一层内外壁直径为2.94m、3.54m,第二层外壁直径为3.77m,炉壁内外温度分别为1200℃和150℃。求:导热热流与两层接触处温度(已知?1=4.3-0.48×10-3t,?2=0.698+0.5×10-3t w/m?℃)。
14. 一蒸汽管外敷两层隔热材料,厚度相同,若外层的平均直径为内层的两倍,
而内层材料的导热系数为外层材料的两倍。现若将两种材料的位置对换,其他条件不变,问:两种情况下的散热热流有何变化?
15. 某热风管道,内径d1=85mm,外径d2=100mm,管道材料导热系数为
?1=58w/m·K,内表面温度t1=150℃,现拟用玻璃棉保温(?2=0.0526w/m·K),若要求保温层外壁温度不高于40℃,允许的热损失为QL=52.3w/m,试计算玻璃棉保温层的最小厚度。
16. 管道内径d1=57mm,内壁温度tw1=150℃,周围空气温度tf2=30℃,外表
与空气间对流给热系数h2=10.5 w/m2·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,上述计算结果有何变化?
17. 直径为100mm的长黄铜棒,由20℃放入800℃的恒温介质中加热,若介质
对黄铜棒表面的总对流给热系数平均为116 w/m2·K,求:加热1.5小时后铜棒的温度为多少?已知铜棒的平均导热系数为163 w/m·K,比热为440 J/kg·K,密度为8800 kg/m3。
18. 空气以5m/s的速度流经一内径为60mm的直管被加热,管长2.4m,已知
空气平均温度90℃,管壁温度140℃,求:对流给热系数。
19 水以0.5kg/s的流量流过一个内径为2.5cm、长为15m的管道,水的进口温
度为10℃,沿管长管壁温度保持均匀为99℃。求:水的出口温度。
20. 空气横向流过直径为d=5mm的铝质导线,空气温度tf=10℃,流速vf=
1m/s,导线表面温度维持tw=90℃,其电阻率为r=0.0286?mm2/m。求:(1)对流给热系数h;(2)若要表面温度不变,允许通过的最大电流I。
21. 利用空气自然冷却直径为3mm的水平导线,此时电线表面温度为tw=
90℃,远离导线的空气温度为30℃。求:对流给热系数。
22. “冰冻三尺,非一日之寒”。设地表温度为10℃,后受到冷空气侵袭,地
表温度降为-15℃并维持不变,确定这种条件下,地面下1m处温度降为0℃所需的时间。设:
??2050kg?m-3,??0.52W?m-1?K-1,Cp?1840J?kg-1?K-1
23.已知双层玻璃窗60cm×60cm,玻璃厚为6mm,,空气隙厚为8mm,面向
室内tw1=20℃,面向室外tw2=-20℃。
求:若采用单层玻璃,其热损失是双层的多少倍?
22.初始温度为20℃的热电偶突然放入300℃的水中,30s后热电偶指示温度
为260℃。(1)求热电偶的时间常数;(2)经过多长时间热电偶的指示温度会达到290℃?(3)要使热电偶反应更加灵敏,热电偶的节点小球半径是变大还是变小?为什么?

