第一章作業2，3注：為減輕不必要的負擔，不需要抄題目。2解：黑體1向黑體2輻射的單位面積的熱流量黑體2向黑體1輻射的單位面積的熱流量3解：因為所以作業總結熱流密度q無須加絕對值符號，正負號代表熱流的流向。注意單位，如h表面傳熱系數或稱換熱系數，單位W/(m2·℃)或W/(m2·K)不需要換算成基本單位，最終單位應該以課本中給定的對流換熱系數單位為準，見第5頁習題答案1-41-10(a)通過流體實現的熱量傳遞方式有熱傳導(b)通過流體實現的熱量傳遞方式有熱傳導+熱對流在測試流體的導熱系數的時候需要排除熱對流的影響，因此選(a)每天用煤：爐墻熱損失：1-16解：(1)在靜止空氣中的散熱量：(2)在流動空氣中的散熱量：(3)風冷溫度：℃1-181-31航天器單位表面上的換熱量：表面1到表面2的輻射換熱量q1=表面2到表面3的導熱量q2：作業總結不同物理量的單位一定要弄清楚當量溫度是當到無風的日子人的表面積相當于柱面+上底面，下底面與地接觸，不計入參見P22例題1-5獲得數據結果之后，要想一想從數據中能夠得到什么結論，培養自己看數據說話的能力。作業中帶有一些實驗分析方面的內容，彌補沒有實驗課的不足第二章作業1，2注：為減輕不必要的負擔，不需要抄題目。1解：導熱微分方程常物性、無內熱源的穩態二維導熱問題，其導熱微分方程為。或（1）x=0，t=t1x=b，t=t2y=0，t=t3y=a，t=t4λ銅>λ鐵ρ銅>ρ鐵

c銅<c鐵從微分方程和邊界條件，可以判斷最終獲得的描述溫度場的方程中不包含物性參數λ、ρ、c，但是包含邊界條件中所涉及的參數，而對于銅塊和鐵塊，它們的邊界條件是相同的，所以對于第一種情況溫度場是相同的。分析過程同上，溫度場相同（2）x=0，t=t1y=0，t=t3y=a，t=t4λ銅>λ鐵ρ銅>ρ鐵c銅<c鐵（3）x=0，t=t1λ銅>λ鐵ρ銅>ρ鐵c銅<c鐵從微分方程和邊界條件，可以判斷最終獲得的描述溫度場的方程中包含物性參數λ，λ銅≠

λ鐵所以溫度場不相同（4）λ銅>λ鐵ρ銅>ρ鐵c銅<c鐵從微分方程和邊界條件，可以判斷最終獲得的描述溫度場的方程中包含物性參數λ，λ銅≠

λ鐵所以溫度場不相同t2未知，λ銅≠

λ鐵，h相同2●●邊界條件第二類邊界條件第三類邊界條件周圍流體溫度tf壁面溫度twtwR表面傳熱系數h作業總結1寫出導熱微分方程和邊界條件，如果邊界條件和微分方程不包含任何物性常數如λ、ρ、c等，則溫度場相同，否則溫度場不同。2溫度場關于中心對稱，且在軸線上達到最高溫度。第三章1作業2，5，62解：通過兩層的熱流密度小于1500W/m2隔熱層厚度應大于0.0448m5解：根據附錄3查得超細玻璃棉氈平均導熱系數為6解第三章2作業7，10，117解：套管的長度為H,溫度計讀的的溫度為tH,蒸汽真實溫度為tf,鋼管溫度為t0,題中10對于單層圓筒壁其導熱系數只與溫度存在函數關系，而與空間和時間不存在關系所以其溫度分布仍與恒導熱系數的相同，即：內、外徑分別為r1、r2，內外壁溫度t1、t2，11加熱爐實際上是一個立方殼體，內側每邊的長度為1m，外側每邊為1+0.225*2=1.45m，用表3-2中爐墻與交邊來計算需要通過三維拼圖來獲得三塊不同尺寸的折板，確定折板的各自尺寸a，b，l滿足條件，立方形殼體由6個1m*1m*0.225m的板，12個1m*0.225m*0.225m的邊，8個0.225m*0.225m*0.225m的角構成對于板S=A/L=1*1/0.225=4.444m對于邊S=0.54D=0.54*1=0.54m對于角S=0.15*0.225=0.03375m內尺寸a,b各>1/5△x對于立方形殼體：S=6*4.444+12*0.54+8*0.03375=33.4164m熱流量：=1.6*33.4164*(900-50)=4.545*104W第四章1作業1，2，3，5，91解：可依據以下公式進行求解，其中t0表示土壤的初始溫度，tw表示土壤表面溫度，t表示免凍溫度，即為零度，a表示土壤的熱擴散率，τ表示埋入深度x處土壤達到零度所需的時間2解：可依據以下公式進行求解，其中t0表示砂型的初始溫度，tw表示鑄件與砂型接觸面的溫度，t表示τ時間后砂型外側溫度，a表示土壤的熱擴散率，x表示砂型厚度3解：蓄熱系數的定義式為：因為使用的造型材料，砂型密實度都一樣，所以λ,c,ρ的數值是一樣的，所以兩個砂型的蓄熱系數一樣大。凝固系數的定義式為：5解：可依據凝固系數的定義式進行求解，其中t0表示鑄型初始溫度，tw表示鋁的凝固溫度，b表示鑄型的蓄熱系數，ρ表示鋁的密度，L表示鋁的凝固潛熱，c表示鋁的比熱容，tp表示澆注溫度（1）澆注溫度為758℃時，凝固系數為：（2）澆注溫度為809℃時，凝固系數為：9作業總結1，2注意高斯誤差函數查表3用蓄熱系數的定義式進行比較。關于凝固系數的比較，雖然結果是正確的，但是沒有人注意到不同材料的凝固潛熱是不同的，L銅>L鋁。5基本沒有問題9主要問題在于做事不認真，細節決定成敗，F0≥400我基本認為是正確的第四章2作業11，15，1611為保險起見，首先采用集總參數法判據不滿足集總參數法適用條件，另外從問題可以看出，該題既關心鋼球的表面溫度，也關心鋼球的中心溫度，說明鋼球溫度各部分溫度差較大，暗示不能使用集總參數法。查圖4-13可得，對于球體表面r/R=1，查圖4-14可得，℃查圖4-9可得，15滿足集總參數法適用條件，另外從問題可以看出，題目關心的是曲軸整體冷卻到30℃，而沒有強調是表面還是中心，暗示可以使用集總參數法。首先采用集總參數法判據曲軸，發動機中的重要部件，將發動機活塞的直線運動轉變為車輪的旋轉運動。其形狀更趨近于圓柱體。高碳鋼C≥0.60%，中碳鋼0.25%≤C<0.60%，低碳鋼C<

0.25%，工業純鐵C<0.04%。熱電偶是一種被廣泛應用的溫度傳感器，通過測試熱電偶兩端的電壓來獲得被測環境的溫度。16當h=58W/m2·℃時，當h=116W/m2·℃時，作業總結11環境溫度統一用tf表示，表面溫度統一tw表示，沒有真正理解公式（4-20）15每一個字符包括下標都是有含義的，不能隨便使用，集總參數法從不關心部件中心或表面的溫度，而只是關心部件整體的溫度，因此只有初始過余溫度和任意時刻的過余溫度，沒有中心過余溫度和表面過余溫度。16注意對于球體換算成標準單位時要注意乘以1000過余溫度準則定義式第五章1作業1，31向前差分：向后差分：中心差分：對于一階導數的中心差分格式：向后差分計算值>中心差分計算值>向前差分計算值注意是約等號，不是等號3根據23頁，導熱微分方程的一般形式：從題目已知一維導熱穩態導熱默認無內熱源因此導熱微分方程的形式變為：t(x)x因為常見熱加工過程是各類金屬塊體，本身只導熱而并不發熱或吸熱，所以一般默認，這從5-1和5-2節的推導過程明顯看出。的差分方程是所以作業總結1.主要問題出在中心差分格式的計算過程，牢記一階導數的中心差分格式。另外注意計算所得的物理量的單位是mV/℃。3.一維導熱問題，所以溫度下標只有m,沒有n,所有一維穩態導熱問題的差分方程是就像二維穩態導熱問題的差分方程是不要受其他因素干擾。對于一維導熱問題，微分符號應該是第五章2作業2，4答案2已知t2(0)=20，t3(0)=20，利用上面的迭代通式可獲得第一次迭代值t1(1)=36，t2(1)=26.4，t3(1)=28.96第二次迭代值t1(2)=42.144，t2(2)=32.442，t3(2)=33.8342第三次迭代值t1(3)=46.5104，t2(3)=36.1378，t3(3)=37.0593第四次迭代值t1(4)=49.2788

，t2(4)=38.5352，t3(4)=39.1256第五次迭代值t1(5)=51.0643

，t2(5)=40.0760，t3(5)=40.45614例題5-4中有限差分采用的是顯式格式，對于顯式格式差分方程的解收斂的條件是0<r≤1/2，其中因此作業總結2.計算過程簡單，基本是代公式計算，偶有錯誤發生。4.偶有丟失時間單位，另外大于號還是小于號沒搞清楚，可能受5-9程序結構框圖的誤導。第六章2作業1，2，41特性溫度：tm=(170+30)/2℃=100℃查附錄5得：λm=3.21×10-2W/(m·℃)νm=23.13×10-6m2/sPrm=0.688空氣的體脹系數αV=1/T=1/373K-1由此計算出：按表6-1處于湍流流態，C=0.11,n=1/3Num=0.11(Grm·Prm)

1/3=0.11×(1.8582×1011×0.688)1/3=554.142邊界層平均溫度，tm=(tw+tf)/2=(48+23)/2=35.5℃符合準則關系式每米長保溫管道由自然對流引起的散熱量4對于豎圓柱對于橫圓柱初始瞬間，可以認為邊界層的平均溫度相等，溫度差Δt相等所以均為層流所以C1=0.59,n1=1/4;C2=0.48,n2=1/4那么對流換熱系數的比值應采用水平放置第六章3作業5，6，7，105定性溫度tm=(tw+tf)/2=(128+52)/2℃=90℃查附錄得ν=22.10×10-6m2/s，λ=3.13×10-2W/(m·℃)，Pr=0.69計算Re=ufl/ν=10×0.3/22.10×10-6=1.36×105<5×105平板處于層流區Nu=0.664Re0.5Pr1/3=0.664×(1.36×105）0.5×0.691/3=216.386臨界雷諾數Re=5×105,定性溫度分別取空氣與水的溫度，空氣的定性溫度為25℃，從附錄5中可以得到對應溫度20℃時，ν=15.06×10-6m2/s，對應溫度30℃時，ν=16×10-6m2/s，所以tm=25℃時，ν=（15.06+16）/2×10-6m2/s=15.53×10-6m2/s水的定性溫度為25℃，從附錄7中可以得到對應溫度20℃時，ν=1.006×10-6m2/s，對應溫度30℃時，ν=0.805×10-6m2/s，所以tm=25℃時，ν=（15.06+16）/2×10-6m2/s=0.9055×10-6m2/sl=Reν/uf=5×105×15.53×10-6/1m=7.765ml=Reν/uf=5×105×0.9055×10-6/1m=0.4527m7定性溫度tm=(tw+tf)/2=(40+20)/2℃=30℃查附錄得ν=16×10-6m2/s，λ=2.67×10-2W/(m·℃)，電阻絲每米散發的熱量為17.8W，是通過與空氣的對流換熱傳遞出去的，所以正面沖擊所以Nu=cRen以不同雷諾數區段對應的c,n值進行試算可得若4<Re<40,c=0.809,n=0.385，得Re=800.3695不符范圍若40<Re<4000,c=0.606,n=0.466，得Re=465.4820符合范圍若4000<Re<40000,c=0.171,n=0.618，得Re=795.8665不符合范圍若40000<Re<250000,c=0.0239,n=0.805，得Re=1.9435×103不符合范圍所以Re=465.4820，所以10對于空氣，定性溫度50℃，νair=17.95×10-6m2/s，λair=2.83×10-2W/(m·℃)，Prair=0.698，Reair=uaird/νair，因為是管內湍流所以Nuair=0.023Reair0.8Prair0.4，對于氫氣，定性溫度50℃，νH2=μH2/ρH2=1.2464×10-4m2/s，λH2=19.42×10-2W/(m·℃)，aH2=λH2/(ρH2·cH2)=1.7912×10-4m2/s，PrH2=νH2/aH2=0.6958，ReH2=uH2d/νH2，因為是管內湍流所以NuH2=0.023ReH20.8PrH20.4，氫氣的冷卻效果更佳第七章1作業2，3，42爐膛上的小孔近似于黑體3相當于微元面dA1對微元面dA2=1.6*10-5/π/0.52=2.03*10-5所以熱流計得到的黑體輻射是Φ=Eb*dA1*Xd1,d2=3.72*105*π*0.012*2.03*10-5=2.4*10-3W4Φ=AEbηε=pi*d*l*Eb*ηε=1000Wl=1000/pi/0.001/8.9219*104/0.96/0.95=3.912m只需考慮柱面的發熱第七章2作業5，9，1151.5m(2)(4)1m1.5m1m1m(3)(1)BAX(1+3),(2+4)X(1+3),(4)X(3),(2+4)X(3),(4)Z/X1.671.01.671.0Y/X1.331.330.6670.667角系數0.190.1650.2750.255X(1+3),(2)=0.025A1+3=3m2A2=1.5m2X(2),(1+3)=0.05X(3),(2)=0.02A3=1.5m2A2=1.5m2X(2),(3)=0.02X(2),(1)=0.03A1=1.5m2