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课后作业答案

1-2理发吹风器的结构示意图如附图所示,风道的流通

2

A 60cm2面积,进入吹风器的空气压力p 100kPa,温度t1 25℃。要求吹风器出口的空气

h

温度t2 47℃,试确定流过吹风器的空气的质量流量以及吹风器出口的空气平均速度。电加热器的功率为1500W。 解:

1-3淋浴器的喷头正常工作时的供水量一般为每分钟

wf

所以 =49.33W/(m.k) 1-18 宇宙空间可近似地看成为0K的真空空间。一航天器在太空中飞行,其外表面平均温度为250℃,表面发射率为0.7,试计算航天器单位表面上的换热量。

dt t

q

2

解:

q T4

=0.7

5.67 10 8W/(m2.K4) 2504 155W/m2

1-19 在1-14题目中,如果把芯片及底板置于一个封闭的机壳内,机壳的平均温度为20℃,芯片的表面黑度为0.9,其余条件不变,试确定芯片的最大允许功率。 解:

1000cm。冷水通过电热器从15℃被加热到43℃。试

问电热器的加热功率是多少?为了节省能源,有人提出

可以将用过后的热水(温度为38℃)送入一个换热器去加热进入淋浴器的冷水。如果该换热器能将冷水加热到27℃,试计算采用余热回收换热器后洗澡15min可以节省多少能源?

解:电热器的加热功率:

3

辐射 A T1 T2=0.9 5.67 10 8[(85 273)4 (20

44

辐射

P对流=1.657W

1-20 半径为0.5 m的球状航天器在太空中飞行,其表面发射率为0.8。航天器内电子元件的散热总共为175W。假设航天器没有从宇宙空间接受任何辐射能量,试估算

33 6

Qcm t4.18 10 10 1000 10 (43 15)其表面的平均温度。 P 1950.6W 1.95kW

解:电子原件的发热量=航天器的辐射散热量即: 60

15分钟可节省的能量:

3

3

6

Q T4

A

752400 =187K Q cm t 4.18 10 10 1000 10 15 (27 15 ) J 752.4kJ热阻分析

2

T

1-10 一炉子的炉墙厚13cm,总面积为20m,平均导热系数为1.04w/m.k,内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是2.09×104kJ/kg,问每天因热损失要用掉多少千克煤? 解:根据傅利叶公式

1-21 有一台气体冷却器,气侧表面传热系数h1=

2

95W/(m.K),壁面厚 =2.5mm, 46.5W/(m.K)

Q

每天用煤

A t1.04 20 (520 50)

75.2KW 0.13

水侧表面传热系数h2 5800W/(m.K)。设传热壁可以

看成平壁,试计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出,为了强化这一传热过程,应首先从哪一环节着手?

2

R1

解:

24 3600 75.2

310.9Kg/d4

2.09 10

1

0.010526;h1

1-11 夏天,阳光照耀在一厚度为40mm的用层压板制成的木门外表面上,用热流计测得木门内表面热流密度为15W/m2。外变面温度为40℃,内表面温度为30℃。试估算此木门在厚度方向上的导热系数。

q

t

1-12 在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热实验中,得到下列数据:管壁平均温度tw=69℃,空气温度tf=20℃,管子外径 d=14mm,加热段长 80mm,输入加热段的功率8.5w,如果全部热量通过对流换热传给空气,试问此时的对流换热表面传热系数多大? 解:根据牛顿冷却公式

q 15 0.04

0.06W/(m.K) t40 30

0.0025

5.376 10 5; 46.511R3 1.724 10 4;

h25800

1

K

11 2h1h2 W/(m.K),则=94.7应强化气体

R2

侧表面传热。

1-34.一台R22的空调器的冷凝器如附图所示。温度为313K的氟利昂22的饱和蒸气在管子内流动,温度为283K的空气进入冷凝器冷却氟利昂蒸气使其凝结。该

2

0.4m冷凝器的迎风面积为,迎面风速为2m/s。氟利kg/s,昂蒸气的流量为0.011从凝结氟利昂蒸气到空气

q 2 rlh tw tf

2

40W/mK,试确定该冷凝器所需的的总传热系数为

传热面积。提示:以空气进、出口温度的平均值作为计

算传热温差的空气温度。所谓迎风面积是指空气进入冷凝器之前的流动面积。

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