公用设备工程师-专业基础(暖通空调、动力)-传热学-2.5对流换热分析.docx
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1、公用设备工程师-专业基础(暖通空调、动力)-传热学-2.5对流换热分析单选题1.流体外掠平板形成边界层,下列关于边界层厚度及流动状态表述中,不正确的说法是()。2012年真题(江南博哥)A.边界层内可以依次出现层流和湍流B.随着板长度增加,边界层厚度趋于定值C.边界层厚度与来流速度及板面粗糙度有关D.当流动长度较大时,边界层内可以出现湍流 正确答案:B参考解析:如图2-5-1所示,流动边界层是指从流体所接触的壁面上流体运动速度为零,到接近流体主流速度的这一流体层。因边界层内流体流动状态不同而有层流边界层和紊流边界层,由层流边界层发展到旺盛的紊流边界层是逐渐过渡的,这一区域称为过渡区(或过渡流)
2、。边界层厚度与来流速度及板面粗糙度有关。当板长有一定的长度时,边界层在前半段为层流,后半段由层流转化为湍流,因此,边界层内可以依次出现层流和湍流。如果板长增加,边界层厚度会随着板长的增加而增加。图2-5-1流体外掠平板边界层单选题3.在对流传热过程中随着流体黏度的增大,其对对流传热过程的影响的正确说法为()。2019年真题A.对传热和流动无影响B.雷诺数Re减小,努谢尔特Nu数保持不变C.层流时,表面阻力系数增大,对流传热系数下降D.普朗特数Pr增大,对流传热系数定增大 正确答案:C参考解析:A项,黏度对传热和流动有影响。B项,黏度增大,雷诺数减小,对流传热系数h减小,努谢尔特Nu数减小。D项
3、,黏度增大,普朗特数Pr增大,对流传热系数减小。单选题4.当管内进行单项受迫湍流换热,流体被加热,采用Nu0.023Re0.8Pr0.4进行计算,则换热系数h与Re、Pr和各参数(管径d、导热率、黏度、流速u及比热容cp)间的关系正确表述为()。2016年真题A.u增大,则h增大B.Re增大,则h减小C.或或cp增大,则h不变D.d增大,则h增大 正确答案:A参考解析:将努谢尔准则数Nuhl/,雷诺数Reul/,普朗特准则数Pr/a带入Nu0.023Re0.8Pr0.4中,可得换热系数h(u0.8,0.6,cp0.4,0.8,d0.2),所以换热系数h与管径d成反比,与流速u、雷诺数Re、导热
4、率、密度、比热容cp成正比。因此,当u增大时,h增大;Re增大,h增大;或或cp增大,h增大;d增大,h减小。单选题5.温度为t的空气以流速u掠过温度恒为tw的平壁时的层流受迫对流传热问题,在一定条件下可以用边界层换热积分方程求解。用这种方法得到的对流传热准则关系式表明,局部对流传热系数hx沿流动方向x的变化规律为()。2009年真题A.hxx1/2B.hxx1/5C.hxx1/3D.hxx1/2 正确答案:D参考解析:温度为t的空气以速度u掠过温度恒为tw的平壁时,层流受迫对流传热的经验准则关联式为:。由Nuxhxx/,得到则hxx1/2。单选题6.采用对流换热边界层微分方程组,积分方程组或
5、雷诺类比法求解对流换热过程中,正确的说法是()。2010年真题A.微分方程组的解是精确解B.积分方程组的解是精确解C.雷诺类比的解是精确解D.以上三种均为近似值 正确答案:A参考解析:对流换热的求解方法包括分析法、类比法和实验法。分析法包括微分方程组求解和积分方程组求解。在所有方法中,只有微分方程组的解是精确解;积分方程组的求解要先假设速度和温度的分布,因此是近似解;雷诺类比的解是由比拟理论求得的,也是近似解。单选题7.求解导热微分方程需要给出单值性条件,下列选项中哪一组不属于单值性条件?()。2017年真题A.边界上对流换热时空气的相对湿度及压力B.几何尺寸及物性系数C.物体中的初始温度分布
6、及内热源D.边界上的温度梯度分布 正确答案:A参考解析:单值性条件包含初始条件、边界条件、几何条件和物理条件。边界条件分为三类,第一类边界条件规定了边界上的温度值;第二类边界条件规定了边界上的热流密度值;第三类边界条件规定了边界面与流体间的换热系数和流体的温度。B项属于单值性条件中的几何条件和物理条件,C项属于单值性条件中的初始条件,D项属于单值性条件中的边界条件,而A项不属于单值性条件中的初始条件、边界条件、几何条件和物理条件任意一项,因此答案为A。单选题8.下列换热工况中,可能相似的是()。2014年真题A.两圆管内单相受迫对流换热,分别为加热和冷却过程B.两块平壁面上自然对流换热,分别处
7、于冬季和夏季工况C.两圆管内单相受迫对流换热,流体分别为水和导热油D.两块平壁面上自然对流换热,竖放平壁分别处于空气对流和水蒸气凝结 正确答案:C参考解析:相似判定的三要素为:同类现象、单值性条件相似,同名的已定准则相等。对于对流换热现象,单值性条件包括:几何条件,如换热表面的形状和尺寸等;物理条件,如流体的类别和物性等;边界条件,如进出速度、壁面温度等;时间条件,各物理量是否随时间变化及如何变化。AB两项不满足同类现象;D项不满足同名的准则相等。单选题9.对流换热过程使用准则数及其关联式来描述换热过程参数间的关系和特性,下列说法不正确的是()。2018年真题A.自然对流换热采用Nu、Gr和P
8、r描述B.受迫对流换热采用Nu、Re和Pr描述C.湍流过程可以采用StPr2/3Cf/2描述D.一般对流换热过程可以采用Nuf(Re,Gr,Pr,Fo,Bi)描述 正确答案:D参考解析:AB两项,努谢尔特准则Nuhl/,它的数值大小反映了对流换热的强弱;雷诺准则Reul/,它反映了流态对换热的影响;格拉晓夫准则Grgl3t/2,它表示流体自由流动的运动状态对换热的影响;普朗特准则Pr/a,它的数值大小反映了流体动量传递能力与热量传递能力的相对大小。C项,斯坦顿准则StNu/(RePr)h/(ucp);柯尔朋类比律StPr2/3Cf/2,即StPr2/3Cf/2。该式适用于Pr0.550的流体掠
9、过平板时流态为层流或紊流的情况。D项,无相变受迫稳态对流换热,且自然对流不可忽略时,努谢尔准则Nu的关联式为:Nuf(Re,Pr,Gr);无相变受迫稳态对流换热,若自然对流可忽略不计,则Nuf(Re,Pr);毕渥准则Bi和傅里叶准则Fo是非稳态导热过程中的准则数。单选题10.下列说法错误的是()。2016年真题A.Nu表征流体对流换热与传导换热的关系B.Gr表征自然对流浮升力与黏滞力的关系C.Re表征流体流动惯性力与重力的关系D.Pr表征动量扩散与热量扩散的关系 正确答案:C参考解析:努谢尔准则数Nu表征对流换热热阻与导热热阻的关系;格拉晓夫准则数Gr表征流体流动浮升力与黏滞力的关系;雷诺数R
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