传热学试题答案(共55页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上传热学试卷一.填空题:(共20分)评分标准:每小题2分 1 导温系数是材料 物体内部温度扯平能力 的指标,大小等于 /C。2 影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性,状态,壁面结构。3 动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为,适用条件是Pr=1。4 影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。5 自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关,其发生的条件是流体处于湍流自然对流。6 同一壳管式换热器,逆流布置时对数平均温压最大,顺流布置时对数平均温压最小。7 在热辐射分析中,把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。8 通常,把的材料称为保温材料。9 有效辐射是单位时间内离开物体
2、单位表面的辐射能,它包括本身辐射和反射辐射两部分。10傅立叶定律的数学表达式是。二问答及推导题:(共50分)1. 名词解释:(10分)评分标准:每小题2分 辐射力:单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. 热边界层:在壁面附近温度剧烈变化的薄层. 导温系数: 表示物体内部温度扯平的能力. 膜状凝结:凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. 太阳常数:大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m22.试介绍三种强化管内湍流换热的措施,并说明措施的传热学原理。(10分)答:三种方法(1)流速u提高,(2)直径d减小,(3)采用强
3、化的换热面。(6分)原理或(4分)3.根据大容器饱和沸腾曲线,饱和沸腾曲线可分为几个区段其中哪个区段 具有温压小,换热强的特点为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内(10分)答:四个区段, 核态沸腾。(4分)用DNB监视的原因(1)DNB之上q随t变化亦小 (2)超过时t猛增,可达到1000,易烧毁设备。(6分)4.辐射换热与导热.对流相比,有哪些特点 (10分)答(1)电磁波,能量形式转换.(2分) (2)不依靠中间介质,在真空中亦可以进行. (2分) (3)在高温时,辐射特别重要,与温度的四次方成正比. (2分) (4)热辐射为物体的固有特性. (2分) (5)吸收与
4、辐射的总效果为辐射换热. (2分)5.平壁的厚度为,两表面的温度分别为tw1和tw2,且tw1tw2,平壁材料的导热系数是随温度而变化的,关系式为=0(1+bt)。试求热流密度和平壁内的温度分布的表达式。(10分) 解:一求热流密度由傅立叶定律 (1) (1分) (2) (1分)由边界条件 (3) (1分) (4) (1分)(4)-(3) (5)(1分)或写成 (6)(1分)二求t的分布 (4分)三:计算题:(共80分)1.参阅下图,一支水银温度计被用来测定压缩空气储罐里的空气温度。如果 温度计读数为tH=100,套管基部温度为t0=50,套管长度为H=140mm,套管壁厚=1mm,壁的导热系
5、数为=50W/(m.),套管外侧压缩空气的对流换热系数为h=30W/(m2.) ,试确定测温误差有多大如果改成不 锈钢制成的套管,不锈钢的导热系数为=15W/(m.),测量误差又有多大 (20分) 提示H=0/(chmH)解:(1) u=d A=d(12分)(2)改用不锈钢,实际气温仍为(8分)即测量温度误差为t=-0.22.有一外直径d1=0.3m,黑度1= 的热管道。其外表面温度tw=450,周围介质的温度tf=50。试求每米管长上的辐射热损失。如果在热管道周围加一直径dz=0.4m,黑度z=的遮热板,此时辐射热损失又是多少 (20分)解:(一)无遮热板时(6分)(二)有遮热板时(1)先求
6、出遮热板的温度(8分)(2分)(4分)3.一蒸汽管道内径为200mm,管壁厚为8mm,管外包有120mm厚的热绝缘层,其导热系数2=(m.),管壁导热系数1=(m.),蒸汽温度为tf1=300,周围空气温度为tf2=25,管内外两侧流体与壁面间的对流换热系数分别为1=116W/(m2.),2=10W/(m2.),求单位管长的传热系数、传热量ql及绝缘层外表面温度。 (20分)解:(1分)(10分)(9分)4.温度为17,流量为1.14kg/s的水通过换热器对油进行冷却。油的比热为 c1=(kg.),进口温度为117,出口温度为27,最后出口水温 达到60,已知总的传热系数为285W/(m2.)
7、,试分别用-NTU法和对 数平均温压法求单流程逆流换热器所需的面积。(20分)提示水的比热为 kJ/(kg.),C=(Gc)min/(Gc)max解:(一)用-NTU计算:进出口油温 进出口水温 (4分)(4分)由知(4分)解出A=26.27m2 (1分)(二)用平均温压法 (7分)传热学(一) 第一部分 选择题 单项选择题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( ) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 下列
8、哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ( ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 3. 单位面积的导热热阻单位为 ( ) A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较 5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 的空气流经 50 的壁面,其对流换热的热流密度为( ) A. B. C. D. 6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热,如果流速等条件相同,则( ) A. 粗管和细管的 相同 B. 粗管内的 大 C. 细管内的 大 D. 无法比较 7. 在相同的
9、进出口温度条件下,逆流和顺流的平均温差的关系为( ) A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较 8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的( ) A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. ( )是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体 10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板,而遮热板表面的黑度应( ) A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断 第二部分 非选择题 填空题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分) 11. 如果温度场随时间变化,则为
10、 。 12. 一般来说,紊流时的对流换热强度要比层流时 。 13. 导热微分方程式的主要作用是确定 。 14. 当 d 50 时,要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。 15. 一般来说,顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时 。 16. 膜状凝结时对流换热系数 珠状凝结。 17. 普朗克定律揭示了 按波长和温度的分布规律。 18. 角系数仅与 因素有关。 19. 已知某大平壁的厚度为 15mm ,材料导热系数为 ,壁面两侧的温度差为 150 ,则通过该平壁导热的热流密度为 。 20. 已知某流体流过固体壁面时被加热,并且 , 流体平均温度为 40 ,则壁面温度为 。 名词解释(本大题共
11、 5 小题,每小题 4 分,共 20 分) 21. 导热基本定律 22. 非稳态导热 23. 凝结换热 24. 黑度 25. 有效辐射 简答题 ( 本大题共 2 小题 , 每小题 8 分 , 共 16 分 ) 26. 简述非稳态导热的基本特点。 27. 什么是临界热绝缘直径平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用,为什么 计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分) 28. 一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材料,钢材料及保温材料的导热系数分别为 48 和 ,钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 及 40 ,管长为 10
12、m 。试求该管壁的散热量。 29. 一内径为 75mm 、壁厚 2.5mm 的热水管,管壁材料的导热系数为 60 ,管内热水温度为 90 ,管外空气温度为 20 。管内外的换热系数分别为 和 。试求该热水管单位长度的散热量。 传热学(一)参考答案 单项选择题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分) 填空题 ( 本大题共 10 小题 , 每小题 2 分 , 共 20 分 ) 11. 非稳态温度场 12. 强 13. 导热体内的温度分布 ( 仅答“温度分布”或“温度场”、“导热体内的温度场”也可 ) 14. 小于或“” 15 小或 “ 低 ” 16. 小于 17. 黑体单色辐射力或
13、“ ” 18. 几何 m 2 20.80 名词解释 ( 本大题共 5 小题 , 每小题 4 分 , 共 20 分 ) 21. 导热基本定律 : 当导热体中进行纯导热时 , 通过导热面的热流密度 , 其值与该处温度梯度的绝对值成正比 , 而方向与温度梯度相反。 22. 发生在非稳态温度场内的导热过程称为非稳态导热。 或:物体中的温度分布随时间而变化的导热称为非稳态导热。 23. 蒸汽同低于其饱和温度的冷壁面接触时 , 蒸汽就会在壁面上发生凝结过程成为流液体。 24. 物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比。 25. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能。 简答题(本大题共 2 小题,每小题 8 分,
14、共 16 分) 26. ( 1 )随着导热过程的进行 , 导热体内温度不断变化 , 好象温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样 , 习惯上称为导温现象。这在稳态导热中是不存在的。 ( 2 )非稳态导热过程中导热体自身参与吸热(或放热),即导热体有储热现象,所以即使对通过平壁的非稳态导热来说,在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处不等的,而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。 ( 3 )非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。 27. ( 1 )对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。 ( 2 )平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用,因为增加了一项
15、导热热阻,从而增大了总热阻,达到削弱传热的目的。 ( 3 )圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用,虽然增加了一项热阻,但外壁的换热热阻随之减小,所以总热阻有可能减小,也有可能增大。 计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分) 28. 解:已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 10=320mm d 3 =320+2 20=360mm m t w1 =220 t w2 =40 = 29. 解:已知 d 1 =75mm=0.075m d 2 =75+2 =80mm=0.08m t f1 =90 t f2 =20 =m 传热学(二) 本试题分两部分,第一部分为选择题
16、, 1 页至 2 页,每二部分为非选择题, 3 页至 7 页,共 7 页;选择题 20 分,非选择题 80 分,满分 100 分。考试时间 150 分钟。 第一部分选择题 一、单项选择题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1 对于过热器中:高温烟气外壁内壁过热的传热过程次序为() A 复合换热、导热、对流换热 B 导热、对流换热、复合换热 C 对流换热、复合换热、导热 D 复合换热、对流换热、导热 2 温度对辐射换热的影响 对对流换热的影响。() A 等于 B 大于 C 小于 D 可
17、能大于、小于 3 对充换热系数为 1000W/(m 2 K) 、温度为 77 的水流经 27 的壁面,其对流换热的热流密度为() A 8 10 4 W/m 2 B 6 10 4 W/m 2 C 7 10 4 W/m 2 D 5 10 4 W/m 2 4 流体流过管内进行对流换热时,当 l/d 时,要进行入口效应的修正。() A 50 B 80 C 50 D 100 5 炉墙内壁到外壁的热传递过程为() A 热对流 B 复合换热 C 对流换热 D 导热 6 下述哪个参数表示传热过程的强烈程度() A k B C c D 7 雷诺准则反映了 的对比关系() A 重力和惯性力 B 惯性和粘性力 C
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- 传热学 试题答案 55
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