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传热学课后习题与思考题含答案

习题1：

一个厚为0.01m的铜块，两侧温度分别为300°C和100°C。已知铜的导热系数为385W/(m·K)，求通过铜块的导热量。

答案：

根据傅里叶定律，导热量Q=kA(T1T2)/L，其中k是导热系数，A是面积，T1和T2是两侧的温度，L是厚度。

Q=385W/(m·K)A(300°C100°C)/0.01m=95500AW

这里A是铜块的面积，单位为平方米。

习题2：

一个直径为0.05m的圆管，管内流动的热水温度为80°C，管外空气温度为20°C。管壁的导热系数为45W/(m·K)，求管壁的导热阻。

答案：

导热阻R=L/(kA)，其中L是管壁厚度，A是导热面积。

管壁面积A=πDL，其中D是直径。

假设管壁厚度为t，则R=t/(45W/(m·K)π0.05mt)=1/(45π0.05)≈0.14K/W

习题3：

一个1mx1m的平板，一侧温度为100°C，另一侧温度为20°C。平板的导热系数为200W/(m·K)，厚度为0.02m。求平板的导热量。

答案：

Q=kA(T1T2)/L

Q=200W/(m·K)1m2(100°C20°C)/0.02m=800000W

思考题

思考题1：

为什么在热传导过程中，热流总是从高温区向低温区传递？

答案：

这是由热力学第二定律决定的，即热量自发地从高温物体流向低温物体，直到两者达到热平衡。

思考题2：

在对流传热过程中，如何提高传热效率？

答案：

提高对流传热效率的方法包括：

1.增加流体与壁面的相对速度。

2.使用导热系数较高的流体。

3.增加流体与壁面的接触面积。

4.使用粗糙的壁面以增加湍流。

思考题3：

为什么在热辐射过程中，黑体辐射强度与温度的四次方成正比？

答案：

这是由斯特藩玻尔兹曼定律决定的，该定律表明，黑体辐射强度E=σT?，其中σ是斯特藩玻尔兹曼常数，T是黑体的绝对温度。