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1、1油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程传 热 学第四版主讲教师：邵宝力主讲教师：邵宝力2油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程1-10一炉子的炉墙厚 13cm，总面积为 20m2，平均导热系数为 1.04w/(mk)，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？3油气储运工程
2、油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程4油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程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？5油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstoragean
3、dtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程6油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程1-20半径为 0.5m 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，试估算其表面的平均温度。7油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程8油气储运工程油气储运
4、工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程1-24在附图所示的稳态热传递过程中，已知：tw1=460，tf2=300，1=5mm，2=0.5mm，1=46.5W/(mK)，2=1.16 W/(m.K)，h2=5800 W/(m 2K)。试计算单位面积所传递的热量。9油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程10油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationen
5、gineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程1-32一玻璃窗，尺寸为 60cm30cm，厚为 4mm。冬天，室内及室外温度分别为 20及-20，内表面的自然对流换热表面系数为10W/(m2K)，外表面强制对流换热表面系数为 50W/(m2K)。玻璃的导热系数=0.78W/(mK)。试确定通过玻璃的热损失。11油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程12油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热
6、学 油气储运工程油气储运工程2-3有一厚为 20mm 的平板墙，导热系数为 1.3 W/(mK)。为使每平方米墙的热损失不超过 1500W,在外表面上覆盖了一层导热系数为 0.12W/(mK)的保温材料。已知复合壁两侧的温度分别为 750及 55，试确定此时保温层的厚度。13油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程14油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程2-9双层玻璃窗系由
7、两层厚为 6mm 的玻璃及其间的空气隙所组成，空气隙厚度为 8mm。假设面向室内的玻璃表面温度与室外的玻璃表面温度各为 20及-20，试确定该双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃窗，其他条件不变，其热损失是双层玻璃的多少倍？玻璃窗的尺寸为 60cm60cm。不考虑空气间隙中的自然对流。玻璃的导热系数为 0.78W/(mK)。15油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程16油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热
8、学传热学 油气储运工程油气储运工程17油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程2-14外径为 100mm 的蒸气管道，覆盖密度为 20kg/m3的超细玻璃棉毡保温。已知蒸气管道外壁温度为400，希望保温层外表面温度不超过 50。且每米长管道上散热量小于 163W，试确定所需的保温层厚度。18油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程19油气储运工程油气储运工程-Oil&gasst
9、orageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程20油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程2-26附图所示储罐用厚为 20mm 的塑料制成，其导热系数=1.5W/(mK)，储罐内装满工业用油，油中安置了一电热器，使罐的内表面温度维持在 400K。该储罐置于tf 为25的空气中，表面传热系数为 10W/(m2K)。r0=0.5m,l=2.0m。试确定所需的电加热功率。21油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstoragean
10、dtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程22油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程23油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程3-10一热电偶热接点可近似地看成为球形，初始温度为 25，后被置于温度为 200地气流中。问欲使热电偶的时间常数c=1s 热接点的直径应为多大？已知热接点与气流间的表面传热系数为 350W/(m2
11、K)，热接点的物性为：=20W/(mk)，c=400J/(kgk)，=8500kg/m3，如果气流与热接点之间还有辐射换热，对所需的热接点直径有何影响？热电偶引线的影响忽略不计。24油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程25油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程26油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering
12、 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程3-13一块厚 20mm 的钢板，加热到 500 后置于 20 的空气中冷却。设冷却过程中钢板两侧面的平均表面传热系数为 35W/(m2 K)，钢板的导热系数为 45W/(mK)，热扩散率为1.37105 m2/s。试确定使钢板冷却到空气相差 10 时所需的时间。27油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程28油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程
13、油气储运工程3-16在热处理工艺中，用银球试样来测定淬火介质在不同条件下的冷却能力。今有两个直径为20mm 的银球，加热到650 后被分别置于20 的盛有静止水的大容器及20的循环水中。用热电偶测得，当因球中心温度从650 变化到450时，其降温速率分别为180/s 及360/s。试确定两种情况下银球表面与水之间的表面传热系数。已知在上述温度范围内银的物性参数为c=262J/(kg k)、=10500kg/m3、360W/(m k）。29油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程30油气
14、储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程31油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程32油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程5-12已知：1.013105 Pa、100的空气以 v=100m/s 的速度流过一块平板，平板温度为 30。求：离开平板前缘3cm 及6cm 处
15、边界层上的法向速度、流动边界层及热边界层厚度、局部切应力和局部表面传热系数、平均阻力系数和平均表面传热系数。33油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程34油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程35油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程36油气储运工程油气储运工程-
16、Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程37油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程38油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程6-1已知：在一台缩小成为实物 1/8 的模型中，用 20 的空气来模拟实物中平均温度为 200 空气的加热过程。实物中空气的平均流速为 6.03m/s，问模型中的流速
17、应为若干？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m2 K)，求相应实物的值，在这一实物中，模型与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化实验有无实用价值。39油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程6-1.解：根据相似理论，模型与实物中的Re 应相等,空气在200C和2000C时的物性参数200C2000C由又得:上述模化实验，虽然模型与流体的Pr数不严格相等，但十分相近，这样的模化实验是有实用价值的。40油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtrans
18、portationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程6-4已知：对于常物性流体横向掠过管束时的对流换热，当流动方向上的排数大于 10 时，试验发现，管束的平均表面传热系数 h 取决于下列因素：流体速度 u；流体物性、c p；几何参数 d、s1、s2。求：试用量纲分析法证明，此时的对流换热关系式可以整理为：Nu=f(Re、Pr、s1/d、s2/d)41油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程解：基本物理量有 h、u、C p、d、s1、s2、共九个，基本量纲有
19、4 个（时间 T、长度 L、质量 M、温度 Q），n=9，=7。方程有五组，选取u,d,h 为基本物理量，得：42油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程43油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程44油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程上式等号左边为无量纲量，因此
20、等号右边各量纲的指数必为零（量纲和谐原理），故得：45油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程46油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程47油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程饱和水蒸气在高度 l1.5m 的竖管外表面上作层流膜状凝结。水蒸气压力为 p=2.510
21、5pa管子表面温度为123。试利用努塞尔分析解计算离开管顶为0.1m、0.2m、0.4m、0.6m 及1.0 m 处的液膜厚度和局部表面传热系数。7-548油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程49油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程50油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工
22、程油气储运工程0.10.20.40.61.00.0610.0730.0860.0960.10911232944579427177631651油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程试确定一个电功率为100W 的电灯泡发光效率。假设该灯泡的钨丝可看成是2900K 的黑体，其几何形状为2mm5mm的矩形薄片。8-852油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程53油气储运工程油气储运
23、工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程54油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程 一漫射表面在某一温度下的光谱辐射强度与波长的关系可以近似地用附图表示，试：（1）计算此时的辐射力；（2）计算此时法线方向的定向辐射强度，及与法线成600角处的定向辐射强度。8-1755油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气
24、储运工程油气储运工程56油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程57油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程9-3858油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程59油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineeri
25、ng 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程60油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程10-1361油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程62油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程63油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransporta
26、tionengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程10-1564油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程65油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程66油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程67油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程10-2168油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程69油气储运工程油气储运工程-Oil&gasstorageandtransportationengineering 传热学传热学 油气储运工程油气储运工程