墙壁之间

传热学与导热学习题带答案

1、住新房和旧房感觉一样吗？

答：因为水的导热系数远大于空气的导热系数，新房的墙壁

含水比较多，所以新房比较冷。

2、哪些因素会影响导热系数呢？

答：导热系数不仅与物质的种类有关，还与物质的物理结构

和状态有关。温度、多孔材料的含水率、疏松物质的折

合密度等都影响材料的导热系数。

3、同样是-6℃的气温，在南京比在北京感觉冷一些？

答：冬季南京的空气湿度比北京的大，湿空气由于含有水蒸

气而比干空气的换热能力强；加之衣物也因吸收空气中

的水分而使得保温效果下降。

4、经过白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来暖和，并

且经过拍打后，效果更加明显，试着解释原因。

答：由于水的导热系数大，被晒过的棉被水分减少，所以比

较暖和。并且经过拍打后，有充

足的空气进入，空气的导热系数小，所以经过拍打后的

棉被更加暖和。

5、用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速

搅拌热水，握杯子的手会显著地感觉到热，试分析其原因？

答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为0，杯内的水和

杯壁之间为自然对流换热。自然对流换热表面传热系数

小。当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换

热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁

的外侧，因此会显著地感觉到热。

6、用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但是水壶仍

然安然无样。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。

试着从传热学的观点分析这一现象？

答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底

的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于

温度升的很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是

气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底

的热量不能被很快带走，故壶底升温很快，容易被烧坏。

7、一块厚度δ=50mm的平板，两侧表面分别维持在

tw1=300℃，tw2=100℃。试求下列条件下的热流密度。

材料为铜，k=375w/(m·K);

材料为钢，k=36.4w/(m·K);

材料为铬砖，k=2.32w/(m·K)；

材料为硅藻土砖，k=0.242w/(m·K)

解：参见右图及一维稳态导热公式有：

铜：

26

21mW105.1

05.0

100300

375











ww

tt

q

钢：

25

21mW1046.1

05.0

100300

4.36











ww

tt

q

铬砖：

23

21mW1028.9

05.0

100300

32.2











ww

tt

q

硅藻土砖：

22

21mW1068.9

05.0

100300

242.0











ww

tt

q

讨论：由计算可见，由于铜与硅藻土砖导热系数的巨大差别，

导致在相同的条件下通过铜板的导热量比通过硅藻土

砖的导热量大三个数量级。因而，铜是热的良导体，而

硅藻土砖则起到一定的隔热作用。

8、一室内暖气片的散热面积为3m2，表面温度为tw=50℃，

和温度为20℃的室内空气之间自然对流换热的表面传

热系数为h=4W/(m2·K)。试问该暖气片相当于多大功

率的电暖气?

解：暖气片和室内空气之间是稳态的自然对流换热。

即相当于功率为0.36kW的电暖气。

9、暖瓶的保温原理

答:①木塞是热的不良导体，隔绝内部物体与外界空气的

接触，减小热传导与热对流。

Q=Ah(T

w

–T

f

)

=3m

2

×4W/(m

2

·K)×(50-20)K

=360W=0.36kW

②中间为双层玻璃瓶胆，两层之间抽成真空状态，并镀

银或铝，真空状态可以避免热对流，玻璃本身是热的不良

导体，镀银的玻璃则可以将容器内部向外辐射的热能反射

回去。反过来，如果瓶内储存冷液体，这种瓶又可以防止外

面的热能辐射到瓶内。

10、一房屋的混凝土外墙的厚度为=200mm，混凝土的热

导率为k=1.5W/(m·K)，冬季室外空气温度为tf2=-10℃,

有风天和墙壁之间的表面传热系数为h2=20W/(m2·K)，室

内空气温度为tf1=25℃,和墙壁之间的表面传热系数为

h1=5W/(m2·K)。假设墙壁及两侧的空气温度及表面传热

系数都不随时间而变化，求单位面积墙壁的散热损失及内

外墙壁面的温度。

解：由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙壁的

热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为：

21

2f1f

11

hkh

tt

q







2

22

/3.91

)(20

1

)(5.1

2.0

)(5

1

)]10(25[

mW

KmWKmW

m

KmW

K

















根据牛顿冷却公式，对于内、外墙面与空气之间的对

流换热，



1w1f1

tthq

2f2w2

tthq

C

h

qtt7.6

1

1

1f1w

C

h

qtt4.5

1

2

2f2w

11、例：由三层材料组成的加热炉炉墙。第一层为耐火砖。

第二层为硅藻土绝热层，第三层为红砖，各层的厚度及

导热系数分别为1＝240mm，k1=1.04w/(m℃)，2＝

50mm,k2=0.15w/(m℃)，3＝115mm,k3=0.63w/(m℃)。

炉墙内侧耐火砖的表面温度为1000℃。炉墙外侧红砖的

表面温度为60℃。试计算硅藻土层的平均温度及通过炉

墙的导热热流密度。

解：已知

1

＝0.24m,k

1

=1.04W/(m℃)



2

＝0.05m,k

2

=0.15W/(m℃)



3

＝0.115m,k

3

=0.63W/(m℃)

t

1

=1000℃t

4

=60℃

2

14

123

123

1

21

1

2

32

2

1259/

700

289

℃

℃

tt

qWm

ttq

ttq























t

2

t

3

t

4

t

1

q

硅藻土层的平均温度为

℃499

2

32

tt

12、