1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到：a 、地面向冰雹导热所得热量；b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量；c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。

2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。

白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。

4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。

就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。

答：暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体；暖气片外壁辐射墙壁辐射人体电热暖气片：电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体红外电热器：红外电热元件辐射人体；红外电热元件辐射墙壁辐射人体电热暖机：电加热器对流换热和辐射加热风对流换热和辐射人体冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射人体太阳照射：阳光辐射人体5．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。

挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。

6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。

对流换热是否为基本传热方式？答：热对流和对流换热不是同一现象。

流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。

9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界的？什么情况下保温性能会变得很差？答：镀银减弱了水与内壁的辐射换热，而真空夹层阻止了空气与壁之间的对流换热，两层玻璃之间只有辐射换热，外层的镀银则减弱了外壁与外界之间的辐射作用。

如果真空中渗入空气，则保温性能将变得很差。

热水对流换热内壁辐射外壁对流换热外界空气8.面积为12m 2的壁的总导热热阻与它单位面积上的份上热阻R λ之比为多少？ 答：R=R λ/129.利用式（0-1）分析，在什么条件下图0-2中平壁内的温度呈直线关系变化？什么条件下将呈曲线关系变化？答：当λ与温度无关时，平壁中的温度呈直线关系变化；当λ与温度有关时，平壁中的温度呈曲线变化。

10.一燃气加热炉，炉子内壁为耐火砖，外壁为普通红砖，两种砖之间有的填充保温材料，而有的则为空气夹层，试分析这两种情况下由炉内到炉外环境的散热过程？如果是空气夹层，空气层的厚度对炉壁的保温性能是否会有影响？答：中间为保温材料的过程：两壁与外界环境之间为对流和辐射换热，两壁与保温材料之间均为导热；如果是空气夹层，则夹层中为对流换热，空气层的厚度与保温性能无关，因为对流换热与厚度无关。

第一章 导热理论基础1.按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。

答：铜>铝>黄铜>碳钢；隔热保温材料导热系数最大值为0.12W/（m •K ）膨胀珍珠岩散料：25℃ 60-300Kg/m 3 0.021-0.062 W/（m •K ） 矿渣棉： 30℃ 207 Kg/m 3 0.058 W/（m •K ） 软泡沫塑料： 30℃ 41-162 Kg/m 3 0.043-0.056 W/（m •K ） 2已知：10.62()W m K λ=•、20.65()W m K λ=•、30.024()W m K λ=•、40.016()W m K λ=•求：'R λ、''R λ 解：2'3124124224259210 1.1460.620.650.016m K R W λσσσλλλ-⨯⨯⨯⨯⎛⎫•=++=++⨯= ⎪⎝⎭'"232232560.265/0.650.024R m k W λσσλλ⨯⎛⎫=+=+=⋅ ⎪⎝⎭由计算可知，双Low-e 膜双真空玻璃的导热热阻高于中空玻璃，也就是说双Low-e 膜双真空玻璃的保温性能要优于中空玻璃。

3. 一建筑物玻璃窗尺寸为1m*1.2m ，已知其内表面温度为20°C ，外表面温度为5℃，玻璃的导热系数为0.65W/(m.K)，试求通过玻璃的散热量损失。

若改用双Low-e 膜双中空玻璃，其散热量损失为多少？ 解：根据傅里叶公式：Q=Ak(T2-T1)/L=1.2x0.65（20-5）/0.005=234W 4.推导导热微分方程式的已知前提条件是什么？ 答：导热物体为各向同性材料。

5.(1)m k x t /2000=∂∂ , q=-2×105(w/m 2). (2) m k xt/2000-=∂∂, q=2×105(w/m 2).6. (1),00==x q 3109⨯==δx q w/m 2 (2) 5108.1⨯=νq w/m 35.已知物体的热物性参数是λ、ρ和c ，无内热源，试推导圆柱坐标系的导热微分方程式。

答：2222211[()]t t t t a r r r r r zτφ∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂ 6.已知物体的热物性参数是λ、ρ和c ，无内热源，试推导球坐标系的导热微分方程式。

答：2222222111[()(sin )]sin sin t t t ta r r r r r r θτθθθθϕ∂∂∂∂∂∂=++∂∂∂∂∂∂ 9.一半径为Ｒ的实心球，初始温度均匀并等于t 0，突然将其放入一温度恒定并等于t f 的液体槽内冷却。

已知球的热物性参数是λ、ρ和c ，球壁表面的表面传热系数为h ，试写出描写球体冷却过程的完整数学描述。

答：2201[()],0,00,0,0,,()f r R r Rt t r r R c r r r r R t t tr R h t t rλττρττλ==∂∂∂=><<∂∂∂=≤≤=∂>=-=-∂0,0dtr dr== 10.从宇宙飞船伸出一根细长散热棒，以辐射换热将热量散发到外部空间去，已知棒的发射率（黑度）为ε，导热系数为λ，棒的长度为l ，横截面面积为f ，截面周长为Ｕ，棒根部温度为Ｔ0。

外部空间是绝对零度的黑体，试写出描写棒温度分布的导热微分方程式和相应的边界条件。

答：0)273(422=+-∂∂f Ut b xt εσλ x=0 , t+273=T 041)273(,+=∂∂-==t xtx b x εσλ第二章 稳态导热1.为什么多层平壁中温度分布曲线不是一条连续的直线而是一条折线？答：因为不同材料的平壁导热系数不同。

2.导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都给定第二类边界条件，问能否惟一地确定平壁中的温度分布？为什么？答：不能。

因为在导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热中t x∂∂为常数，q 为定值，由t q x λ∂=-∂求解得qt x c λ=-+常数c 无法确定，所以不能惟一地确定平壁中的温度分布。

3.导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，试问（1）若平壁两侧给定第一类边界条件t w1和t w2，为什么这一导热过程的温度分布与平壁的材料无关？为什么？（2）相同的平壁厚度，不同的平壁材料，仍给定第一类边界条件，热流密度是否相同。

答：（1）因为在该导热过程中12w w t t dtc dx δ-==- （2）不相同。

因为tq x λ∂=-∂，t x∂∂为定值，而λ不同，则q 随之而变。

4.如果圆筒壁外表面温度较内表面温度高，这时壁内温度分布曲线的情形如何？答：圆筒壁内的温度分布曲线为11121221ln()()ln w w w w w d d t t t t t t d d =--<5.参看图2-19，已知球壁导热系数λ为常数，内外表面分别保持t w1和t w2，度推导空心球壁导热量计算公式和球壁的导热热阻。

答：球体的22222222211()(2)020t t t t r r r r r r r r rt t r r r∂∂∂∂∇==+=∂∂∂∂∂∂+=∂∂当r=r 1时，t=t w1当r=r 2时，t=t w2对上式进行求解得212111dt dr c rt c c r==-+1211221211w w t c c r t c c r =-+=-+ ⇒22111212211111w w w w w r r c t t t t c t r r -=--=+-所以球体的温度分布为2212121111w w w w w t t t t t t r r r r r r --=-++-- 球体的导热量计算公式为Q=Aq=4πr 2q,且2122221121212211121214()14.411111()4w w w w w w t t dt q r r dr c rr r t t t t Q r c r c r r r r λλλπλπλλππλ-=-=-=----=-=-==--空心球壁的导热量为1212111()4w w t t r r πλ--，导热热阻为12111()4r r πλ-6.同上题，若已知边界条件改为第三类边界条件，即已知t f1,h 1和t f2,h 2试推导通过空心球壁传热量的计算公式和球壁的传热热阻。

答：2111112222222212112212124()4()11111()4111()4w f f f w f w w Q r h t t t t Q r h t t Q r r r h r h t t Q r r πππλλπλ=--=-⇒=--+-=-传热热阻为2212112211111()4r r r h r h πλλ--+ 7．答：通过砖墙总散热：φ=672（W ） 8．答：内表面温度t w1=1.5℃9.解：设两种情况下的内外面墙壁温度12w w t t 和保持不变,且12w w t t > 由题意知：1211212w w t t q δδλλ-=+122312123w w t t q δδδλλλ-=++再由： 210.2q q =，有121231212121230.2w w w w t t t t δδδδδλλλλλ--=+++得： 123312240204()40.06()90.60.70.58mm δδδλλλ=+=⨯⨯+= 10.答：保温层厚度147.0≥δ（m ）=147(mm)212tw 1tw 2q 11λ12λ23λ311.答：红砖层厚度应改为500（mm ） 12.答：该双层玻璃窗的热损失41.66（W ）单层玻璃;其它条件不变时热损失2682.68（W ） 13．答：第一层占总热阻比：22.2%第二层占总热阻比：51.9% 第三层占总热阻比：25.9%14．答：表面传热系数 K=30.23 W/（m 2·K ） 热流通量q=5687.2 W/m 2 15.方案（1）K=29.96 W/（m 2·K ） 方案（2）K=29.99 W/（m 2·K ） 方案（3）K=37.4 W/（m 2·K ） 16．答：取修正系数96.0=ϕ单位面积导热阻：0.204（m 2·K ）/W 16.已知：121160,170,58/()d mm d mm W m k λ===⋅，2230,0.093/()mm W m k δλ==⋅33140,0.17/(),300w mm W m k t δλ==⋅=℃，450w t =℃ 求：1）123,,R R R λλλ; 2) l q : 3) 23,w w t t . 解：tw 1112323tw 41）4211111170lnln 1.66410()/2258160d R m k W d λπλπ-===⨯⋅⨯ 2222221117060lnln 0.517()/220.093170d R m k W d λδπλπ++===⋅⨯223332222111706080lnln 0.279()/2220.1717060d R m k W d λδδπλδπ++++===⋅+⨯+132R R R λλλ∴<2) 2330050314.1/0.5170.279l i t t q W m R R R λλλ∆∆-====++∑ 3）由 121w w l t t q R λ-=得 4211300314.1 1.66410299.95w w l t t q R λ-=-=-⨯⨯=℃ 同理：34350314.10.279137.63w w l t t q R λ=+=+⨯=℃ 18.解：调换比调换前减少13.41 % 19．电流是6.935（A ）19.已知：121185,100,40/(),180w d mm d mm W m k t λ===⋅=℃ 230.053/(),40w W m k t λ=⋅≤℃，52.3/l q W m =求：2δ 解： 13222121122211ln ln 22w w l t t tq d d R R d d λλδπλπλ-∆==+++整理得：tw 1tw 2tw 3R R λ1λ22πλ1ln d2d12πλ2ln d2+2δd2221111804011002(ln )20.053(ln )2252.3240852100(1)(1)7222l dt q d d ee mm πλππλπδ∆--⨯-⨯=-=⨯-= 或：21R R λλ,故有 132222221ln 2w w l t t tq d R d λδπλ-∆==+⇒ 2222(1)722lt q demm πλδ∆=-=21．解：取保温材料外表面温度为室温25℃时，蒸发量m=1.85 kg/h 22.解：有， 224h d c λ=23．根据现有知识，试对肋壁可以使传热增强的道理作一初步分析。