流体力学与传热学试题及答案(共9页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上流体力学与传热学试题及参考答案一、填空题：（每空1分）1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的 和边界层外的 合并考虑，并命名为给热。答案：热传导；对流传热2、在工程计算中，对两侧温度分别为t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是 或 。答案；3、图3-2表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知，此换热器为 管程，管程流体的走向为 或 。1 1 4532 2 3 图3-2 3-18 附图答案：4；24 153；351424、黑体的表面温度从300升至600，其辐射能力增大到原来的 倍.答案: 5

2、.39 分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非摄氏温度,即=5.39。5、3-24 用0.1Mpa的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内，由20升至60，则管内壁的温度约为 。答案：1006、热油和水在一套管换热器中换热，水由20升至75。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为 。答案：104分析：=0.65 =1047、因次分析法的基础是 ，又称因次的和谐性。答案：因次的一致性8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_。答案：剪应力9、如果管内流体流量增大1倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力增大到原来的 倍。答案：210

3、、在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的 倍。答案：411、流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的_，即使_很小，_仍然很大，不容忽视。答案：速度梯度；粘度；内摩擦应力12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值，即流体流动时的_ 与_ _ 之比。答案：惯性力；粘性力13、滞流与湍流的本质区别是 。 答案：滞流无径向运动，湍流有径向运动；二、问答题：（每小题8分）1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽，为什么？答：使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。这是因为饱和蒸汽与低于其温度的壁面接触后，冷凝为液体，

4、释放出大量的潜在热量。虽然蒸汽凝结后生成的凝液覆盖着壁面，使后续蒸汽放出的潜热只能通过先前形成的液膜传到壁面，但因气相不存在热阻，冷凝传热的全部热阻只集中在液膜，由于冷凝给热系数很大，加上其温度恒定的特点，所以在工业上得到日益广泛的应用。如要加热介质是过热蒸汽，特别是壁温高于蒸汽相应的饱和温度时，壁面上就不会发生冷凝现象，蒸汽和壁面之间发生的只是通常的对流传热。此时，热阻将集中在靠近壁面的滞流内层中，而蒸气的导热系数又很小，故过热蒸汽的对流传热系数远小于蒸汽的冷凝给热系数，这就大大限制了过热蒸汽的工业应用。2、下图所示的两个U 形管压差计中,同一水平面上的两点A、B 或C、D的压强是否相等？D

5、ABC水P1P2水银图11 11附图ABCDppP1P2水h1空气 答：在图11所示的倒U形管压差计顶部划出一微小空气柱。 空气柱静止不动，说明两侧的压强相等，设为P。 由流体静力学基本方程式： 即A、B两点压强不等。而 也就是说， 、都等于顶部的压强加上高空气柱所引起的压强，所以C、D两点压强相等。同理，左侧U形管压差计中， 而。3、容器中的水静止不动。为了测量A、B两水平面的压差，安装一U形管压差计。图示这种测量方法是否可行？为什么？AB11汞hHR水图1-2 1-2 附图答：如图12，取11为等压面。 由可知： = 将其代入上式，整理得 R等于零，即压差计无读数，所以图示这种测量方法不可

6、行。4、图1-6为典型的简单管路。设各段管径相同，液体做稳态流动。现将阀门由全开转为半开，试分析下述参数如何变化？图16 19附图Z1122AB（1） u； (2)p； (3)p 答：（1）阀门关小，其阻力系数增大，增大，又Z1不变，即截面1流体的总机械能一定，故u减小。 （2）考察1、A两个截面间的能量转换关系：由u减小知必减小，又Z1不变，故P增大。 （3）在管段B、2之间做能量衡算：u减小，减小，又P2不变，故P将减小。三、计算题：（每小题12分）1、某固体壁厚b=500mm,其导热系数)。已知壁的一侧流体温度230C,其对流传热系数a=50W/(m.);另一侧流体温度t=30,对流传热

7、系数m2).若忽略污垢热阻，试求：（1） 热通量q; （2）距热壁面mm处的壁温t。 T b图3-1解：方法一 T 先求热通量，然后以（t）为传热推动力， （）为对应热阻，求出。即将热流体与壁面对流传热与厚壁面的导热综合考虑。 （1）热通量q =)/W q= (2) 壁温 q= =230-378(=2132、将一铜球投入T=350的恒温油槽中。已知铜球的初始温=20，质量m =1kg，表面积，比热容c=0.406,油与球外表面的对流传热系数=60W/(。设可忽略铜球内部的导热热阻，求6min后铜球的温度。分析：铜球投入油中后，随即开始吸热升温过程。由于油温不变，随着球温上升，传热推动力即温差减

8、小，传热速率下降。而传热速率下降反过来又影响铜球的吸热，使得球温上升速度渐减。所以铜球与油品之间的传热为一非定态传热过程。解：设t为铜球的瞬时温度，秒时间内，球温升高摄氏度。铜球的吸热速率为 油对铜球的传热速率为 由题意，式=式 ，即 分离变量 对 式进行积分 故 代入已知数 6min后铜球升至156。4、用泵将5的水从水池吸上，经换热器预热后打入某容器。已知泵的流量度1000kg/h,加热器的传热速率为11.6W，管路的散热率为2.09kw,泵的有效功率为1.2kw。设池面与容器的高度不变，求水进入容器时的温度。10m220011图3-3 分析：本系统对水提供能量的来源有二：泵和加热器。泵所

9、提供的能量除使水的机械能增加外，其余部分则因克服流动阻力而转化为热能。这部分热能和加热器加入的热能，一部分散失到环境中，一部分被水吸收转化为内能使水温升高。如果设法求出水的内能增加值，该问题就迎刃而解。 解：方法一 (1)水的内能增加值 如图3-3，以0-0面为基准面，列1-1.2-2截面间的柏努利方程式，以表压计。10m2200114m图3-3 式中截面，水的内能，J/Kg ；Q加热器加入的热量，J/Kg。已知 将其代入上式， 整理得 传热速率：可写成泵对水加入的能量： 水的内能增加值：（）水温 取水的比热容为，则水进入容器时的温度为方法二 可先求水在单位时间吸收的热量，然后求水温。这个热量

10、由两部分组成：一是加热传递的热量，再就是因克服流动阻力由机械能转化成的热量。（）水的吸热速率 以0-0面为基准面，列1-1、2-2截面间的柏努利方程，以表压计。已知化简 因流动阻力而产生的热量为： 水的吸热速率： (2) 水温 4、某敞口贮油槽中装有深度为3的机油，从直径为3m的油槽底部小孔中排出。小孔的面积A为0。002。假设油品自小孔排出时的流量系数， 试求: （1）机油自小孔排出时的初始流量; （2）油面降至1m时所需的时间。h112 2图3-4分析：随着机油的流出，油面不断下降，出口的流速和流量也不断变化。对于此类不定态流动，柏努力方程并不适用。但在本例中，小孔的截面积远小于贮油槽的截面积，液面高度的变化很缓慢，各流量参数随时间的变化率亦很小，故可做拟定态处理，仍可通过柏努力方程式求解。解：(1) 如图1-22, 以油槽液面为11、截面，以油槽底部截面为基准面，列、截面间的柏努力方程式，以表压计。 由题意 将以上数据代入柏努力方程式，化简得： 将引入 初始流量 (2) 机油降至1m时所需时间由质量衡算：流入贮槽的油量与流出槽流量之差应等于贮槽内油品的累积速率： 将 代入上式,整理得 将， 代入上式并积分，得 油面降至1m时所需时间为0.54h。专心-专注-专业