.
29、如下图所示，常物性、无内热源的
I+1,j 导热体，左边界表面暴露在对流换
i-1,j ε
热表面传热系数为hc、空气和环境
△y i,j i,j-1 hc,tf
温度均为tf的环境中，并与环境发生辐射换热，表面的发射率为?。设x，y方向网格各自均分。试列出在二维、稳态条件下边界点?i,j?的离散方程。
y x △x 30、对下图所示的二维导热区,其内有均匀的内热源Q (W/m3),一个边界绝热,另一边界与温度为tf的液体发生对流换热,换热系数为h(W/m2?K),试列出节点1和节点2的离散方程式。
7 6 5 4 ?8 △y 9 1 2 α，tf 绝热 3 △X
. .
.
七、计算题
1、一个厚度7cm的平壁，一侧绝热，另一侧暴露于温度为30℃的流体中，内热
源。??0.3?106W/m3。对流换热表面的传热系数为450W(m2?K)，平壁的导
热系数为18W?m?K?。试确定平壁中的最高温度及其位置。
2、将初始温度为80 ℃、直径为20mm的铜棒突然横置气温为20℃、流速为
12ms
?的风洞中，5分钟后温度降到34℃。计算空气与铜棒间换热系数。铜棒物性为：
??8954kg/m3、比热容为c?383.1J/?kg/K?、导热系数??386W/?m?K?。 3、有一圆柱体，如图2所示，表面1温度T1?550K，发射率?1?0.8，表面2温
度
T2?275K，发射率?2?0.4，圆柱面3为绝热表面，角系数X3,1?0.308。求：
⑴ 表面1的净辐射损失； ⑵ 绝热面3的温度。
4、为了得到热水，0、361MPa (ts=140℃) 的水蒸汽在管外凝结（如图3所示），其表面传热系数9500W(m2?K)。冷却水在盘管内流动，流速为0.8m/s，黄铜管外径为18mm，壁厚为1.5mm，导热系数为132W?m?K?，盘管的弯曲半径为90mm。冷水进换热器时的温度为25℃，加热到95℃。试求所需的换热面积
及盘管长度。不计管内入口效应修正及温差修正。
t'1
. .
\t2冷却 水
\t1\t2.
附注：⑴ 管内湍流强制对流换热实验关联式为：
d3.8n c?1?10.3() Nu?0.023Re0PrrffR5、一个厚度7cm的平壁，一侧绝热，另一侧暴露于温度为30℃的流体中，内热
源。??0.3?106W/m3。对流换热表面的传热系数为450W(m2?K)，平壁的导
热系数为18W?m?K?。试确定平壁中的最高温度及其位置。
6、在一次对流换热实验中，10℃的水以的速度1.6ms流入内径为28mm、外径 为32mm、长为1.5m的管子。管子外面均匀的缠绕着电阻带作为加热器，其外还
包有绝热层。设加热器总功率为42.05KW，通过绝热层的散热损失为2％，管 材的导热系数为18W?m?K?。试确定： ⑴ 管子出口处的温度。 ⑵ 管子外表面的平均壁温。
7、表示一个半球表面表示一个半球表面3，其黑度为?3?0.475，并且处于 辐射平衡中。被半球表面所覆盖的圆盘的一半为灰体表面，记作表面1，其黑度
??1?0.35，温度T1?555K，而圆盘的另一半表面既表面2为T2?333K的黑体。
半球的直径为0.3m。试求：
. .
.
⑴ 画出该系统的辐射网络图：
⑵ 计算表面1和表面2之间的辐射换热量。
8、室外横放的一根煤气管道，直径d?150mm，表面黑度和温度分别为
??0.8，tw?60℃周围环境和空气的温度tf?20℃，空气处于自由运动状态。
试计算每 米管长的散热损失。
9、两根不同直径的蒸汽管道，外面都覆盖一层厚度相同、材料相同的热绝缘层。
如果管子表面以及热绝缘层外表面的温度都相同，试问：两管每米长度的热损失
相同吗？若不同，哪个大？试证明之。
10、有一可忽略其内部导热热阻，初始温度为20℃的小金属球，放入800℃的
炉
中加热，10秒后该球温度为200℃，试确定该球的时间常数；并计算金属球温上升到300℃所需时间？
11、压力为1.013?105Pa的饱和水蒸气在高0.4m的竖壁上两面凝结，壁面温 度保持80℃，凝结量为60kg/h时，壁面应有多宽？
12、有一烟筒的表面发射率为0.9，表面温度为80℃，外径为0.1m。该烟筒垂 直穿过室温为20℃，墙壁的温度为17℃的大房间，烟筒在大房间内的长度为
2m。
试计算烟筒在大房间的总散热量。
13、水以0.8kg/s的流量在内径为25mm的管内流动，管子内表面温度为
100℃，
. .
.
进口处水的温度为40℃。试求水被加热到80℃时每米管长所需热量。（不考虑修正）
14、有一台壳管式换热器用来冷却润滑油。冷却水在管内流动，水的入口温度
为
20℃，出口温度为40℃，流量为3kg/s；热油入口温度为120℃，出口温度为60℃，传热系数为500W(m2?K)，温差修正系数??0.97。若水和油的比热分别为4174J/?kg?K?和2148J/?kg?K?。试求油的流量和所需的传热面积。 15、在考虑一建筑物冬天的采暖设计中，需要确定墙壁的散热情况，已知墙壁
的
厚度为40cm，墙壁材料的导热系数为0.25W(m?K)，要求室内的空气温度在 18℃，墙壁外侧和内侧的表面传热系数分别为34W(m2?K)和8W(m2?K)，计 算下面两种情况下通过墙壁的热流密度为多少？
⑴ 在白天，室外空气的平均温度为?5℃，该墙壁外侧实际吸收环境的总
辐射能为80W/m2；
⑵ 在夜晚，室外空气的平均温度为?10℃，天空的有效辐射温度为
?30℃，墙壁的发射率为0.85。
16、某220 t/h 高压锅炉的低温省煤器采用叉排、逆流布置，管子为25×
3mm，
横向节距s1?70mm，纵向节距s2?30mm，总的受热面积为570m2，已知烟气 的入口温度为384 ℃，通过省煤器的实际烟气流量为142m3/s，烟气平均流速 （最小截面处）为8.5m/s，给水的入口温度为215 ℃，给水流量为59.6kg/s。 管材的导热系数为30W(m?K)，壁面的灰污热阻取0.002?m2?K?/W，忽略烟
. .