传热学试题.pdf

《传热学试题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《传热学试题.pdf（92页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、传 热 学（一）第一部分选择题单项 选 择 题（本 大 题 共1 0小题，每 小 题2分，共2 0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.m2 K B.m2 K/WC.W/m2 D.W/m K4.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.

2、对流换热系数为1 0 0 w/（m 2.K）、温度为2 0 的空气流经50 c的壁面，其对流换热的热流密度为（）A.1 x 104W/m2 B.2 x 104W/m2C.2 x lO3W/m2D.3xlO3W/m26 .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.粗管内的与大C.细管内的%大 D.无法比较7 .在相同的进出口温度条件下，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

3、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1 0 .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1 0小题，每小题2分，共20分）1 1.如果温度场随时间变化，则 为。1 2 .一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时。1 3 .导热微分方程式的主要作用是确定。1 4.当d 5 0时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。1 5.一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。1 6 .膜状凝结时对流换热系数珠状凝结。1 7 .普朗克定律揭示了按波长和温度的分布

4、规律。1 8 .角系数仅与因素有关。1 9 .已知某大平壁的厚度为1 5m m，材料导热系数为0.1 5 w/（m K）,壁面两侧的温度差为1 50 ,则通过该平壁导热的热流密度为。2 0 .已知某流体流过固体壁面时被加热，并且q=2 0 k W/m?流体平均温度为4 0 C ,则壁面温度为。名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共2 0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 1 6 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

5、么？计算题(本大题共2 小题，每小题1 2 分，共2 4分)28 .-内径为3 0 0 m m、厚 为 1 0 m m 的钢管表面包上一层厚为20 m m 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为4 8 W/(m K)和 J).1 W/(m K),钢管内壁及保温层外壁温度分别为220 及 4 0 C,管长为1 0 m。试求该管壁的散热量。29 .一内径为7 5 m m、壁 厚 2.5 m m 的热水管，管壁材料的导热系数为6 0Wm K),管内热水温度为9 0 ,管外空气温度为20 0管内外的换热系数分别为5 0 0 W/(m 2 K)和 3 5 W/(m 50 B .=80 C .2 =

6、0.4、X 1 ,2 -0.2 o试用网络法求：两平板之间的辐射换热量；若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少？2m2m2 9 .一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。流量为2.5 k g /s 的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为1 5 和 6 0 ,比热为4 1 7 4 J/(k g -k)；热油进出口温度分别为1 1 0 和 7 0 ,比热为2 1 9 0 J/(k g k)。传热系数为4 0 0 W (m 2 k )o试计算所需的传热面积。传热学(二)参考答案一、单项选择题（本大题共1 0 小题，每小题2分，共 2 0 分）1*A 2 .B 3 .D 4.C 5 .D6 .A 7 .

7、B 8 .C 9 .C 1 0 .A二、填空题（本大题共1 0 小题，每小题2分，共 2 0 分）1 1 .2.2 2 X 1 0 -4 （m 2 k ）/W （若没写单位，扣 0.5 分。）1 2 .3 0 8.5 W/（m 2 k ）或 3 0 9 W/（m 2 k ）或 3 0 8 W/（m 2 k ）（若不写单位，扣 0.5 分）1 3 .强化1 4 .较大1 5 .对流换热系数（或 a c均可）1 6 .质 量（或物质）1 7 .导热1 8 .小于1 9 .逆流2 0 .黑体三、名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共 2 0 分）2 1 .【参考答案】发生在稳态温度场内的导热过程称

8、为稳态导热。（或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。）2 2 .【参考答案】温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。）2 3 .【参考答案】依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一处的热传递现象。2 4 .【参考答案】热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。2 5 .【参考答案】肋侧表面总的实际散热量与肋壁测温度均为肋基温度的理想散热量之比。四、简答题）本 大 题 共2小题，每 小 题8分，共1 6分）2 6 .【参考答案及评分标准】（1 ）因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为

9、不凝结气体。当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即气相热阻,所 以a c降低。（3分）（2 ）在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为1%时，换热系数将只达纯净蒸汽的4 0%左右，后果是很严重的。（3分，答5 0%左右也可）（3 ）这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。（2分）2 7 .【参考答案及评分标准】a3 _ f aJt aJt a、）Q（1）直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为：a,I 积积到川（3分）（2 ）它是根据导热基本定律（或傅里叶定律）和能量守恒定律建立

10、起来的。（2分）（3 ）作用：确定导热体内的温度分布（或温度场）。（3分）五、计算题（本大题共2小题，每小题12,共2 4分）2 8 .【参考答案及评分标准】5.677177+273V r 27+273?11 100 11 08 1 1 040.8x 2x 2+2 x 2 x 0.2+0.4x 2x2（2 分）=1 1 0 5.6 5 W （1 分）若两表面为黑体表面，则c 7177+273?（27+273丫 5 州2x2x02（2分）=1 4 9 2.6 3 W （1 分）若不写单位，扣 0.5 分若直接把值代入而没写出公式，也可给分。2 9 .【参考答案及评分标准】已知：q m 2 =2.

11、5 k g/s t，-i o。t,-7 o c 5 Pcj=2190 J/(kg k)c2=4174/(kg k)k=400W/(m2 K)计算平均温差At.t.(70-15)-(110-60)TIn tat W70-50l nH 0-6 052.46（5分）（2）计算水所吸收的热量=qm2c2(t2-t，2)=2.5x4174 x(60-15)=469575 W (3 分)（3 ）计算传热面积由 8=k F At m 得F=/kAtm=469575 7(400 x52.46)=22.3 8 m2(4 分)若不写单位，扣 0.5 分若没写公式，直接把值代入，也可给分。传热学（三）第一部分选择题

12、一、单项选择题（本大题1 0 小题，每小题2分，共 2 0 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，请将正确项前的字母填在题后的括号内。1.在锅炉的炉墙中：烟气内壁外壁大气的热过和序为：【】A.辐 射 换 热，导 热，复合换热B.导热，对流换热，辐射换热C.对流换热泪盈眼，复合换热，导热D.复合换热，对流换热，导热2.由表面1和表面2 组成的封闭系统中：X 1,2 _ _ _ X 2,1 0A.等 于 B.小 于 C.可能大于，等于，小 于 D.大于3 .流体流过短管内进行对流换热时其入口效应修正系数【】A.=1 B.1 C.1 D.=04 .在其他条件相同的情况下，下列哪种

13、物质的导热能力最差？【】A.空 气 B.水 C.氢 气 D.油5 .下列哪种物质中不可能产生热对流？A.空 气 B.水 C.油 D.钢板6.G r准则反映了 的对比关系。A.重力和惯性力B.惯性力和粘性力C.重力和粘性力D.角系数7.表面辐射热阻与 无关。A.表面粗糙度B.表面温度C.表面积D.角系数8.气体的导热系数随温度的升高而【】A.减 小 B.不变C.套管式换热器D.无法确定9 .下列哪种设备不属于间壁式换热器？【】A.1-2型管壳式换热器？B.2-4 型管壳式换热器C.套管式换热器D.回转式空气预热器1 0 .热传递的三种基本方式为【】A.导热、热对流和传热过热B.导热、热对流和辐射

14、换热C.导热、热对流和热辐射D.导热、辐射换热和对流换热第二部分非选择题二、填空题（本大题共1 0 小题，每小题2 分，共 2 0 分）1 1 .在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为1 80 和1 0 0 ，冷流体的进出口温度分别为4 0 和 80 ,则对数平均温差为1 2.已知一灰体表面的温度为1 27，黑度为0.5 ，则其车辆射力为1 3 .为了达到降低壁温的目的，肋片应装在 一侧。1 4 .灰体就是吸收率与 无关的物体。1 5 .冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于 换热。1 6.传热系数的物理意义是指 间温度差为1 时的传热热流密度。1 7.黑度是表明物体 能力强弱

15、的一个物理量。1 8.肋壁总效率为 与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。1 9 .在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻一侧的换热系数对于提高传热系数最有效。20 .1-2 型管壳式换热器型号中的“2 表示 o三、名词解释（本大题5 小题，每小题4分，共 2 0 分）21 .换热器的效能（有效度）22.大容器沸腾23 .准稳态导热24 .黑体25 .复合换热四、简答题（本大题共2小题，每小题8 分，共 1 6 分）2 6.气体辐射有哪些特点？2 7 .为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？五、计算题（本大题2 小题，每小题1 2分，共 2 4分）2

16、 8 .某炉墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为2 0 0 m m 和 8 0 m m ,导热系数分别为0.8 W/（m.K）和 0.l l W/（m.K）,炉墙内外侧壁温分别为60 0。C和7 0 o C o求炉墙单位面积的热损失和两层材料间的温度。2 9.以 0.8m/s的流速在内径为2.5cm的直管内流动，管子内表面温度为60 o C,水的平均温度为30 o管长2 m。试求水所吸收的热量。（已知3 0。C 时，水的物性参数为：C p=4.17KJ/（kg.K）,X=61.8 X 10-2 W/（m.K）,P=995.7kg/m 3,u=0.805 X 10-6 m 2/s,）Pr=5.42

17、,水 6 0。C 时的 u=469.9 X 10-6 kg/（m.s）。已知水在管内流动时的准则方程式为（1）Nu f=0.027Re f 0.8 Pr f 0.4 e 1 e R适用条件：Re f=10 4 1.2 X 10 5,Rr f=0.6-120,水与壁面间的换热温 差 t W 30C（2）Nu f=0.027Re f 0.2 Pr f 1/3（H f/U w）0.11 e 1 e R适用条件：Re f=10 4 1.75 X 10 6,Pr f=0.6 700,水与壁面间的换热温差t 3 0以上两个准则方程式的定性温度均为流体的平均温度（U w 的定性温度为管内壁温度），特性尺度为

18、管内径。传热学（三）参考答案一、单项选择题（本大题共1 0 小题，每小题2 分，共 2 0 分）1 .A 2.C 3.B 4.A 5.D6.D 7.D 8.C 9.D 10.C二、填空题（本大题共1 0 小题，每 小 2 分，共 2 0 分）11.61.7 C 或 61.7 C（若不写单位，扣 0.5分）12.725.76W/m 2 或 726W/m 2（若不写单位，扣 0.5 分）13.冷流体14.波 长 或“X”复 合 15.复合16.热冷 流 体（或 冷热流体 也可，热流体和冷流体）也 可）17.辐 射 18.肋壁实际散热量19.较 大 或“大 、”较高”20.管程数三、名词解释（本大题

19、共5 小题，每小题4 分，共 2 0 分）21.【参考答案及评分标准】换热器的实际传热量与最大可能传热量之比。或 一 ；一；2 2 .【参考答案及评分标准】高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。【参考答案及评分标准】物体内各点温升速度不变的导热过程。【参考答案及评分标准】吸 收 率 等 于1的物体。【参考答案及评分标准】对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。四、简 答 题（本 大 题 共2小题，每 小 题8分，共1 6分）2 6.【参考答案及评分标准】（1 ）气 体 的 辐 射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。（2 ）气体的

20、辐射（和吸收）是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射（和吸收）只在表面进行。评分标准：（1 ）答 出4分：（2 ）答 出4分。2 7 .【参考答案及评分标准】（1 ）因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。（2 ）但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。（3 ）所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。评分标准：（1 ）

21、答 出2分；（2）答 出2分；（3 ）答 出3分。五、计 算 题（本 大 题 共2小题，每 小 题1 2分，共2 4分）28 .【参考答案及评分标准】29 .【参考答案及评分标准】传 热 学（四）一、填空题（每小题1分，共1 5分）1.复合表面传热学系数，单位是。2.二维稳态温度场，在直角坐示系中，可表示为。3.对于一个传热过程，如果固体壁面两侧与流体之间的表面传热数相差比较悬殊，为增强传热效果，采用助壁的形式，常常装在表面传热系数的一-侧。4.非稳态导热过程中，称F 0为。5.采用集总参数法的物体，其内部温差趋近于。6.建立有限差分离散议程的常用方法之一是用代替微商。7.在流场中的内存在较大

22、的速度梯度。8.若两现角的流态及换热均，则它们的N u必定相等。9.管的弯曲半径越小，二次不流的影响就。10.一般工业设备中的凝结换热形式均为。11.高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所进行的沸腾，称为。12.凡 波 长X=0.380.76 n m的电磁波，属 于。13.实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比，称为物体的。1 214.在辐射换热系统中称甘为。15.由两根同心圆管组成的间壁式换热器称为。二、单项选择题（每小题1分，共2 5分。从每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的号码写在题后面的括号中。）1 6 .对流换热牛顿冷却定律式为=a A t （W ）指

23、出其中的热阻表达式是（）1 A A a /1 a1 7 .一般而言，金属比非金属（介电体）的导热系数值是（）较高的较低的相等的接近的1 8 .当物性参数为常数且无内热源时的导热微分方程式可写为（）3 0&A?参1 9 .如果温度场不随时间而变化，即（）a一 a a t门 况 c&为 2 0 .在非稳态导热时，物体的温度随着（）形状变化重量变化时间变化颜色变化2 1 .写 出 一入一 的 名 称（）努谢尔特准则付立叶准则毕奥准则普兰特准则2 2 .结束导热问题数值计算迭代过程的判据之 一 是（）ma x k +产v E m ax*卜 E 产1）_ 产）铲）max 6 1 6 t）2 （2 分）q

24、=A Z=2-1 x（2 0 0-5 0）=37.5取 面6 0.5 （2 分）g=且以=3 7.5印/2由 4（1分）6 =Ltx有 qx （2 0 0-7 0）=0.4 3 3 w =4 3 3 w w 、3 7.5（2 分）5 0.设 刍 V。，采用集总数法0=卫X6甲%5 1.1 5 0-4 0 03 0-4 0 012必 3 6。-84403770.6757=。.0236”Z.=0.06w =60wzw,2Z.=120 w wB=Ex.0 6=0 0 6 8 v。1校核假设 I 1。假设正确（2分）1 5 +8 5 ”-=5 0定性温度 2 匕星半.=6.74 x 10,十力0 5

25、5 6 X10 流动为紊流%=0.0 2 3代y学*=O,O 2 3x（6.74 x l O4）o s X（3.5 4）0 42 78.3 i=加.一 )=3 14 x 0 025x7213(100 x 50)=28312庠/次(2分)_%一 当 2丘 二 一 厂52.狗八5.67x(3.034-2.734)二i-d-10.03 0.03(2 分)=2.431V/M2传热学（五）一.填 空 题（共 20分，每题2 分）1.导热系数是由式/珈 定义的，式中符号q表示沿n方向的,%是 o2.可以采用集总参数法的物体，其 内 部 的 温 度 变 化 与 坐 标-3.温度边界层越_ _ _ _ _ _

26、，则对流换热系数越小，为了强化传热，应使温度边界层越 越好。4.凝结换热的两种形式是 和。5.保温材料是指 的材料。6.P r（普朗特数）即,它表征了 的相对大小。7.热辐射是依靠 传递能量的，它可以在 进行。8.同 一 温 度 下 黑 体 的 辐 射 能 力、吸收能力。9.热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 o10.换热器传热计算的两种方法是 o评分阅卷人二.单项选择题（共 20分，每题2 分）1.热量传递的三种基本方式是（）A.热对流、导热、辐射 B.复合换热、热辐射、导热C.对流换热、导热、传热过程 D.复合换热、热辐射、传热过程2.无量纲组合用于对流换热时称为（）准则。A.Re（雷诺）B.

27、Pr（普朗特）C.Nu（努谢尔特）D.Gr（格拉晓夫）3.对流换热以（）作为基本计算式。A.傅立叶定律 B.牛顿冷却公式C.普朗克定律 D.热路欧姆定律4.下述几种方法中，强化传热的方法是（）。A.夹层抽真空 B.增大当量直径C.增大流速D.加遮热板5.当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在（）会最有效。A.换热系数较大一侧 B.换热系数较小一侧C.随便哪一侧 D.两侧同样都加6.下列各参数中，属于物性参数的是（）A.换热系数 B.传热系数 C.吸收率 D.导温系数7.某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将（）材料放在内层。A.导热系数较大的材料B.导

28、热系数较小的材料C.任选一种均可D.不能确定8.物体能够发射热辐射的基本条件是（）A.温度大于OK B.具有传播介质C.具有较高温度 D.表面较黑9.下述哪种气体可以看作热辐射透明体（T=1的气体）？（）A.二氧化碳 B.空气 C.水蒸汽1 0.灰体的吸收比与投射辐射的波长分布（）D.二氧化硫气体A.无关 B.有关 C.具有选择性 D.具有一定函数关系三.简 答 题（共 2 8分）1.试比较准则数N u 和 B i 的异同。（6 分）B2.应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度如何确定？确定定性温度有何用处？（6 分）得分3.用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些因素会引起误差?对此可采

29、取哪些措施？（8 分）B4.有一-钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷管束以冷却管内热水。拟改造采用管外加肋片并换钢管为铜管来增加冷却效果，试从传热角度来评价这个方案。（8 分）评分阅卷人四.计 算 题（共 3 2 分）|得 分|1.一温度为2 0 C 的园钢，长 0.3 m,直径为0.0 6 m,热导率为3 5 W/（m K）,密度为7 80 0 k g/m3,比热容为4 6 0 J/（k g K）,通过长6 m、温度为1 2 5 0 的加热炉时表面传热系数为100 W/(m2 K)。如欲将园钢加热到850,试求园钢通过加热炉的速度。(共8分)B2.用实验测定一薄壁管的

30、流体平均对流换热系数。蒸汽在管外凝结并维持管内壁温度为100C。水在管内流动，流量为G=0.5kg/s,水温从1 5 c升到45。管的内径d=50mm,长L=4.5m。试求管内流体与壁面间的平均换热系数。(已知水在 30C时 g=4174J/(kg K)(6 分)得分3.如图所示的一矩形受热面接受一加热器的辐射加热。该矩形表面长3 m,宽1 m,温度T 2=6 0 0 K,2=0 5。加热器温度T|=1 0 0 0 K,马二。两表面互相平行，相距为1 m。加热系统置于一大房间之中，房间壁温为3 0 0 K。试求受热面接受的辐射换热量。（假设加热器表面及受热面均是漫射的灰体表面，X1,2=X2,

31、1=0.3 2）（8 分）得分4.在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度 1=1 0 0,出口温度 也80；管外流过冷水，进口温度 2=2 0 ,出口温度“2 =7（T C。总换热量=3 5 0 k W,共有5 3 根内径为1 6 m m、壁厚为1 m m 的管子，管壁导热系数入=4 0 W/（m K）,管外流体的表面传热系数h（）=1 5 0 0 W/（m2 K）,管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的，试确定所需的管子长度。（1 0 分）准则方程：N“=0.0 2 3R尸七。J.（旺盛湍流N“=1.86（M%）%（生 严.（层流耳 2 30 0）水的物性简表:P/I x

32、l O27/x l O6t?x l 06PrfkJ/(kg-K)kg 1 m3W/(m-K)kg l(m s)m2 Is2 04.1 83998.259.91 0 0 41.0 0 67.0 2454.1 74990.164.1 560 1.40.60 83.93704.1 87977.766.840 6.10.41 52.55804.1 95971.867.4355.10.3652.2 1904.2 0 8965.368.031 4.90.32 61.951 0 04.2 2 0958.468.32 82.50.2 951.75传热学（五）答案及评分标准一.填空题（共2 0分，每题2分）1

33、.热流密度，物体温度沿n方向的变化率；2 .无关；3.厚，薄；4.珠状凝结和膜状凝结；5.导热系数小；P=-6.。，动量扩散厚度（流动边界层）与能量扩散厚度（热边界层厚度）；7.电磁波，真空；8.最强，最强；9.减小对流换热；1 0 .平均温差法和效能-传热单元数法二.选择题（共2 0分，每题2分）1 .A；2.C 3.B；4.C；5.B；6.D；7.B；8.A；9.B；1 0.A三.简答题（共2 8分）1 .答：从形式上看，？数（义）与的数（几）完全相同，但二者物理意义却不同。（1）Nu数中的为流体的入导热系数，而一般h未知，因而Nu数一般是待定准则。Nu数的物理意义表示壁面附近流体的无量纲

34、温度梯度，他表示流体对流换热的强弱。（3分）（2）B i 数中的人为导热物体的导热系数，且一般情况下h已知，B i 数一般是已定准则。B i 数的物理意义是导热物体内部导热热阻口）与外部对流热阻（石）的相对大小。（3 分）2 .答：定性温度是指计算流体物性时所采用的温度。（2 分）应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度原则上取进出口截面流体温度的平均值。（2 分）定性温度用以计算流体的物性。在整理实验数据时按定性温度计算物性，则整个流场中的物性就可认为是相应与定性温度下的值，即相当于把物性视为常数，于是物性场相似的条件即自动满足。对同一批实验数据，定性温度不同使所得的准则方牙 王也可能不

35、同。（2 分）3.答：热电偶测温产生误差的原因主要有两个：（1）由于热电偶本身向根部导热引起的；（2分）（2）由于热电偶与周围冷表面辐射传热造成的。（2分）针对上述两个原因，有效措施为：（1）热电偶的插入深度足够长，第一种测温误差即可避免；（2 分）（2）采用抽气遮热罩式热电偶，减少热电偶的辐射散热量。（2 分）4 .答：传热效果增强，分析如下：（1）强化传热时，对热阻比较大的一侧流体换热下功夫，往往能收到显著的效果。即在传热温差不变时，改变传热过程中热阻大的那一环节的热阻，可以大大增加传热过程的传热量。（2 分）（2）-一 般来说，如果要采取加肋片的方式强化传热过程的话，在 h较小的一侧加肋

36、片才能收到显著的强化效果。（2分）（3）铜的导热系数（纯铜为399W/mK）比钢的导热系数（碳钢约为36.7 W/Mk）大（2 分）。（4）横向冲刷时表面传热系数大。（横向冲刷时热边界层薄且存在由于边界层分离而产生的漩涡，增加了流体的扰动，因而换热强。）（2 分）四.计算题（共 32分）1、解：（1）特征尺寸V-7id2l47104 x(0.06m)-x 0.3m“7idl+2x 7id2 n x 0.06;7t x 0.3m+2 x x(0.06/7i)24 4=0.0136m（2 分）用毕渥数来判断（2 分）也=O g g o.1.Biv_ Z35W/(m K)M=此处近似取 2,所以本题

37、可用集总参数法分析。(3)dt0 t t=-h A（t-tx表示物体被冷却）d 0pcV =hA 0d r8（。）=/-晨=，（）分离变量并积分:In =通过加热炉所需时间2 =4=exp(-其 )仇 J L pcV代入已知数据得850-125020-1250l00W/(m2-K)=exp-r7800攵g/x 460 J/(kg-K)x 0.0136m求解得T 548.145（2 分）（4）圆钢通过加热炉的速度6 mu=0.0 1 0 9 m/s5 4 8.1 4 s （2 分）2 .解：水的定性温度如=（1 5+4 5+/2=3 0 水侧吸热量为 Q 分）管内换热面积为 A=J i d L=

38、n X 0.0 5 X 4.5=0.7 0 7 m2园管内对流换热的进出口换热温压：A f =1 0 0-1 5 =8 5 r =1 0 0-4 5 =5 5。平均换热温压乂 =（+加 2 =（8 5 +5 5）/2 =7 0 （2 分）小 .0.5 x 4 1 7 4 x（4 5-1 5）_ i 2 6 5所以 AM 0.7 0 7 x 7 0 /（m-C）（2 分）3 .解：本题属3 表面组成封闭系的辐射换热问题，因房间表面积A?很大，其表面热阻可取为零。因此，J s=E b 3 是个已知量，其辐射网络图如下：（2 分）其中1 0 1 0.8 1-0.8 x 3 -1 21 1 11 ）1

39、 0.5 12A2 0.5X3 3又因 X1.2=X2,1=O.3 2XL 3=X2,3=1-0.3 2=0.68ElA=A,v,Pr,cp,夕见表.(1 分)350 xl03c pkt 4208 x 20=4159(必/s)（1分）R.=4x4.159兀dr)3.14 x 0.016 x 965.3 x 0.326 x IO-6=19844)104.(1分)%=0.023R；8 Pr3=32751V/(m2-c).（1 分）计算传热系数：（2 分）11ko =J_+A+X 2%5%41500 40 17 3275 16=964.71 OX（c）计算传热平均温差:（2 分）(80-20)-(1

40、00-70)ln(60/30)=43.28+叫 史+（d）计算传热面积及管子长度：（2 分）A=-=nTidlk0 5350 xl03964.7x43.28mid 53x3.14x0.018=2.797(m)A传热学（六）评分阅卷人一.填 空 题（共 20分，每题2 分）2 n1 .导热系数是由式/加 定义的，式中符号q 表示沿n 方向的,%是 O2 .可以采用集总参数法的物体，其内部的温度变化与坐标 o3 .温度边界层越_ _ _ _ _ _，则对流换热系数越小，为了强化传热，应使温度边界层越 越好。4 .凝结换热的两种形式是 和-5 .保温材料是指 的材料。6.P r （普朗特数）即,它表

41、征了 的相对大小。7.热辐射是依靠 传递能量的，它可以在_ _ _ _ _进行。8 .同一温度 下 黑 体 的 辐 射 能 力、吸收能力 09.热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了。1 0 .灰体是指 的物体。评 分|阅卷人-O单项选择题（共 2 0 分，每题2 分）1 .热量传递的三种基本方式是（）A.热对流、导热、辐射 B.复合换热、热辐射、导热C.对流换热、导热、传热过程 D.复合换热、热辐射、传热过程2 .无量纲组合用于对流换热时称为（）准则。A.R e （雷诺）B.P r （普朗特）C.N u （努谢尔特）D.Gr（格拉晓夫）3.对流换热以（）作为基本计算式A.傅立叶定律 B.牛顿冷却公式

42、C.普朗克定律 D.热路欧姆定律4.下述几种方法中，强化传热的方法是（）。A.夹层抽真空 B.增大当量直径C.增大流速 D.加遮热板5.当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在（）会最有效。A.换热系数较大一侧 B.换热系数较小一侧C.随便哪一侧 D.两侧同样都加6.下列各参数中，属于物性参数的是（）A.换热系数 B.传热系数 C.吸收率 D.导温系数7.某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将（）材料放在内层。A.导热系数较大的材料B.导热系数较小的材料C.任选一种均可D.不能确定8.物体能够发射热辐射的基本条件是（）A.温度大于OK B.具有传播介质C

43、,具有较高温度 D,表面较黑9.下述哪种气体可以看作热辐射透明体（T=1的气体）？（）A.二氧化碳 B.空气 C.水蒸汽 D,二氧化硫气体10.灰体的吸收比与投射辐射的波长分布（）A.无关 B.有关 C.具有选择性 D.具有一定函数关系评 分 阅 卷 人三简答题（共 28分）1.试比较准则数Nu和 B i的异同。（6 分）B2.应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度如何确定？确定定性温度有何用处？（6 分）得 分|3.用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些因素会引起误差?对此可采取哪些措施？（8 分）|得 分|4.有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷|管束以冷却

44、管内热水。拟改造采用管外加肋片并换钢管为铜管来增加冷却效果，试从传热角度来评价这个方案。(8 分)评分阅卷人四.计 算 题(共 3 2 分)Bl.TS度为2 0 的园钢，长 0.3 m,直径为0.0 6 m,热导率为3 5 W/(m K),密度为7 8 0 0 k g/m3,比热容为4 6 0 J/(k g K),通过长6 m、温度为1 2 5 0 的加热炉时表面传热系数为1 0 0 W/(m2 K)o如欲将园钢加热到8 5 0,试求园钢通过加热炉的速度。(共 1 0 分)p 6 43.如图所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导出内角顶节点O(m,n)的离散方程式。且A x=A y

45、 时，解出内角顶节点O (m,n)的温度分布（8 分）得分4.一直径为0.8m的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.0 5,两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为3 0 0 K,内表面温度为9 5 K,试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为2.13Xl()5j7kg。(10 分)得 分|I5.在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度1=100,出口温度 也80；管外流过冷水，进口温度2=20,出口温度才2=7(TC。总换热量=350kW,共有53根内径为16mm、壁厚为1mm的管子，管壁导热系数入=4

46、0W/(m K),管外流体的表面传热系数ho=15OO W/(m2 K),管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的，试确定所需的管子长度。(17分)准则方程：N“=0.02348.匕 3.N“=1.86(凡.%)%也 严(旺盛湍流凡 1。4).(层流凡 2300)水的物性简表:/CPp2 x l027/X 106pxlO6PrfkJKkg K)kg/m3W/(m-K)kg 5)m2/s204.183998.259.910041.0067.02454.174990.164.15601.40.6083.93704.187977.766.8406.10.4152.55804.195971.8

47、67.4355.10.3652.21904.208965.368.0314.90.3261.951004.220958.468.3282.50.2951.7529.有一水平放置的蒸汽管道，用保温材料保温，保温层外径200m m,外表面平均温度4 5，周围空气温度15,试计算每米长蒸汽管道上由于自然对流而引起的散热量。已知空气的物性：P=1.165kg/m3,CP=1.005kJ/(kg*K),X =2.67X 10-2W/(m*K),v=16.0 X 10-6m2/s,推 荐 的 适 用 公 式：Num=0.53(Grm,Prm)0.25(104GrmPrm初温为3 5 0 的油将水从1 5

48、加热到70,出口油温为100,冷却水的比热取为4.174kJ/(kgK)。今有两台逆流式换热器：(A)k=500W/(m2K)；(B)k=150W/(m2K)；问：(1)(A)、(B)两种换热器的换热面积分别是多少？如果请你在这两台换热器中选择一台，你会选择哪一台?为什么？传热学（六）答案及评分标准一.填空题（共 2 0 分，每空2分）1 .热流密度，物体温度沿n 方向的变化率；2.无关；3 .厚，薄；4 .珠状凝结和膜状凝结；5 .导热系数小；P=-6 .。，动量扩散厚度（流动边界层）与能量扩散厚度（热边界层厚度）；7 .电磁波，真空；8 .最强，最强；9 .减小对流换热；10.在热辐射分析

49、中，光谱吸收比与波长无关的物体。选择题（共 10分，每个1分）1 .A；2.C 3.B；4.C；5.B；6.D；7.B；8.A；9.B；10.A三.简答题（共 20分，每题4分）丝 包1.答：从形式上看，？数（2）与小数（义）完全相同，但二者物理意义却不同。（1）N u 数中的为流体的入导热系数，而一般h未知，因而N u 数-一般是待定准则。N u 数的物理意义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，他表示流体对流换热的强弱。（2 分）（2）B i 数中的人为导热物体的导热系数，且一般情况下h已知，B i 数一般是已定准则。B i 数的物理意义是导热物体内部导热热阻口）与外部对流热阻由）的相对大小。

50、（2 分）2.答：定性温度是指计算流体物性时所采用的温度。应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度原则上取进出口截面流体温度的平均值。定性温度用以计算流体的物性。在整理实验数据时按定性温度计算物性，则整个流场中的物性就可认为是相应与定性温度下的值，即相当于把物性视为常数，于是物性场相似的条件即自动满足。对同一批实验数据，定性温度不同使所得的准则方工 口桂也可能不同。3.答：热电偶测温产生误差的原因主要有两个：（1）由于热电偶本身向根部导热引起的；（2）由于热电偶与周围冷表面辐射传热造成的。针对上述两个原因，有效措施为：（1）热电偶的插入深度足够长，第一种测温误差即可避免；（2）采用抽气遮热