交大传热传质学期末试卷-A卷答案
西安交通大学研究生考试试题2007高等传热学考试A卷
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三、 —直径为 50 mm 钢球，初始温度为 450 ℃．突然被置于温度为 30 ℃的空气中。 设钢球表面与周围环境间的表面传热系数为 24 W／((m2·K)。(1)钢球的温度能采用总 参数法计算吗？如能，请写出温度计算公式并证明之；(2)试计算钢球冷却到 300 ℃所 需的时间。已知钢球的 CP＝0.48 kJ/〔kg·K)，ρ =7753 kg/m3, λ＝33 W／(m·K))。 (10 分。每问 5 分。)
四、写出二维稳态导热问题数值求解过程，并用图形表示出来。(10 分。第 1 问 6 分。)
五、写出对流换热的一般准数表达式，并用相似理论证明之。(10 分。第 1 问 2 分)
六、画出大容器沸腾换热曲线，并对曲线进行分析。如何强化沸腾与凝结换热？ (10 分。每问 5 分。)
七、某窑炉侧墙厚 500 mm，开有直径 150 mm 的观察孔，炉内温度为 1700 ℃，环境 温度为 27℃。设“零压面”位于窑底，观察孔中线至窑底距离为 1000 mm，小孔的流 量系数为 0.62，窑内烟气标准状态的密度为 1.30 Kg/Bm3,，烟气比热为 Cp =1.43 KJ/Kg·℃，求小孔一昼夜的散热损失(包含呼吸现象显热损失和辐射热损失)。
(提示：已知竖直平板对环境的对流传热计算公式q
对流
= 2.56(tw − t f ) 4 (tw − t f )
1
)
九、用裸露热电偶测得炉膛烟气温度 t1＝792℃。已知水冷壁面温度 tw =600℃，烟气对 热电偶表面的对流传热系数 h＝582W，热电偶的表面发射率 ε1 ＝0.3。试求炉膛烟气 的真实温度和测温误差。计算结果揭示了什么？如何减少热电偶测温误差？ (10 分。每问 5)
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交大传热传质学期末试卷-B卷答案
交⼤传热传质学期末试卷-B卷答案⼀、简答（30分）1、答：（a ）质量守恒定律、傅⾥叶定律和能量守恒定律（2分）（b ）导⼊与导出的净热流量 + 对流传⼊的净热流量=单位时间热⼒学能的增量（2分） 2、（6分）答：膜状凝结：如果凝结液体能很好地润湿壁⾯，在壁⾯上铺展成膜，称之为膜状凝结（2分）珠状凝结：当凝结液体不能很好地润湿壁⾯时，凝结液体在壁⾯形成⼀个个⼩液珠，称之为珠状凝结（2分）由于实际⼯程只能够凝结传热过程的污染等诸多因素，使得珠状凝结⽆法长时间保持。
（1分）第三问可以根据学⽣⾃⼰的想法判断是否给分，（1分） 3、答：导热（热传导）、对流（热对流）、辐射（热辐射）（2分）导热：dtq dxλ=- （1分）热流：q h t =? （1分）热辐射：4q T σ=或41T εσ= （1分）4、答：（1）ptc ρτ是⾮稳态项，代表单位体积物体的热⼒学能增量（1分） t t t x x y y z z λλλ++ ? ? ???????????是扩散项，代表单位体积的物体通过导热⽅式获得的净热流量；（1分）Φ是源项，代表单位体积内热源的⽣成热（1分）（2）220d tdx= （1分）⽅程中未出现导热系数，但不能说物理内温度分布与导热系数⽆关（1分）原因：导热微分⽅程是导热过程的通⽤⽅程，其具体的解还要依赖边界条件，如果两侧都是第⼀类边条，则的确⽆关，如果是第三类边条，则有关。
（1分）5、传热学中引⼊相似原理的意义是什么？(4分)答：可以解决对流传热的实验中遇到的三个问题：（1分）（1）测量那些数据；（1分）（2）如何整理实验数据；（1分）（3）指导模化实验（1分）6、表⾯间辐射传热过程中，经常⽤到⾓系数。
请给引⼊⾓系数的意义、应⽤条件及其三个性质各是什么？（5分）答：（1）⾓系数意义：离开表⾯1的能量直接到达表⾯2的份额，⾓系数将影响热辐射的⼏何因素和物理因素分开来处理，简化了热辐射计算（2分）（2）应⽤条件：a 表⾯是漫射的；b 表⾯向外发射的辐射热流密度均匀（1分）（3）相互性、完整性、可加性（2分）⼆、分析推导（28分）1、数值计算的应⽤越来越⼴泛，试给出导热问题数值计算的基本过程，并以矩形区域内（如附图所⽰）的⼆维、稳态、有内热源(Φ)条件下的导热问题为例，进⾏⽹格划分，并在第三类边界条件下推导附图标出的外部⾓点的离散⽅程。
传热学 西交大考试题库及答案
单选题1、()是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。
2、不稳态导热采用有限差分方法求解温度场,关于差分方程,下列说法错误的是()。
3、常物性流体管內受迫流动,沿管长流体的平均温度,在常热流边界条件下呈()变化,在常壁温边界条件下呈()规律变化。
4、单纯的导热发生在()中。
5、单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的()6、当导热过程在两个直接接触的固体表面之间迸行,为了减少接触热阻,下列做法错误的是()7、当通过回体壁面传热时,采用加肋增强传热,说法正确的是()。
8、冬天时节,棉被经过白天晾晒,晚上人盖着感觉暖和,是因为()。
9、管内受迫对流换热,当管内流速增加一倍时,表面传热系数增加比例最大的是()10、绝大多数情况卜强制对流时的对流换热系数()自然对流。
11、空间辐射热阻与()无关12、流体分别在较长的粗管和细管內作强制紊流对流换热,如果流速等条件相同,则()13、流体外掠光管束换热时,第一排管子的平均表面传热系数与后排管子平均表面传热系数相比,第一排管子的平均表面传热系数()。
14、暖气片外壁与周围空气之间的换热过程为()。
15、普朗特准则P〉1时,则()16、热传递的三种基本方式为()17、若换热器中,一侧流体为冷凝过程(相变),另一侧为单相流体,下列说法正确的是()18、同一流体以同一流速分别进行下列情况对流换热,表面传热系数最大的是()19、温度对辐射换热的影响()温度对对流换热的影响。
20、稳态导热是指()。
21、无限空间自然对流,在常壁温或常热流边界条件下,当流态达到旺盛紊流时,沿程表面传热系数将()22、物性参数为常数的一国柱导线,通过的电流均匀发热,导线与空气间的表面传热系数为定值,建立导线的导热微分方程采用()。
23、下列材料中导热系数最大的是()。
24、下列工质的普朗特数最小的是(25、下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响?()26、下列哪种设备不属于间壁式换热器?()27、下列哪种物质中不可能产生热对流()28、下列说法错误的是()29、夏季,有一锅热稀饭,为使稀饭凉的更快一些,()可以使稀饭凉得最快30、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()。
《传热学期末复习试题库》含参考答案
传热学试题第一章概论一、名词解释1．热流量：单位时间内所传递的热量2．热流密度：单位传热面上的热流量3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。
4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。
5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。
同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。
6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。
7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。
对流传热系数表示对流传热能力的大小。
8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。
复合传热系数表示复合传热能力的大小。
10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。
数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。
二、填空题1．热量传递的三种基本方式为、、。
（热传导、热对流、热辐射）2．热流量是指，单位是。
热流密度是指，单位是。
（单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2）3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。
(热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。
（传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)）5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。
传热学A卷答案
一、 概念 （35分）1． 对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。
2．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K 是的辐射传热量，单位为W ／(m2·K)。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
3．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。
4．稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。
6．膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜层，相变过程不是发生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的导热系数远小于液体的导热系数，因此表面传热系数大大下降。
7．定向辐射度：单位时间内，单位可见辐射面积在某一方向p 的单位立体角内所发出的总辐射能(发射辐射和反射辐射)，称为在该方向的定向辐射度。
二、简答题 （30分）1． 试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。
强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换热强度和流动阻力两方面加以阐述：(1)管束叉排使流体在弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流换热系数较大，同时流动阻力也较大；(2)顺排管束中流体在较为平姓名： 班级：教研室主任签字: 第1页(共 6 页)直的通道中流动，扰动较弱，对流换热系数小于叉排管束，其流阻也较小；(3)顺排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。
2．为什么电厂凝汽器中，水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热?可以从以下3个方面加以阐述：(1)在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结，凝结换热系数约为4500—18000W／(m2．K)，对流换热量很大；(2)水蒸气与壁面之间的温差较小，因而辐射换热量较小；(3)与对流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽略不计。
3．什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机?用大容器饱和沸腾曲线解释之。
以大容器饱和沸腾为例，(1)沸腾过程中，随着壁面过热度Δt的增大，存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段，临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾转变过程中所对应的最大热流密度；(2)当加热热流大于临界热流密度时，沸腾工况向膜态沸腾过渡，加热面上有汽泡汇集形成汽膜，将壁面与液体隔开，由于汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数迅速下降，传热恶化；(3)汽膜的存在使壁温急剧升高，若为控制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热流密度，沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腾，壁温飞升到1000℃以上(水)，使设备烧毁。
2007-2008期末考试试卷参考答案
2007-2008学年第一学期《传热传质学》期末考试试卷1. 概念题（35分，每题5分）① 写出Nu 、Bi 的准则数表达式，并解释Nu 、Bi 数的物理意义及其不同之处。
努赛尔数λhlNu =，物理意义为近壁面流体的无量纲温度梯度，表示对流换热的强弱。
毕渥数 λδh Bi = 或 λhlBi =，物理意义为导热物体内部导热热阻与外部对流换热热阻的相对大小。
Nu 数中λ为流体的导热系数，一般对流换热系数h 未知，Nu 为待定准则数； Bi 数中λ为导热固壁的导热系数，一般对流换热系数h 为已知量，Bi 为已定准则数。
② 强制对流和自然对流分别存在哪两种流动形态？判断强制对流和自然对流流动形态的准则数分别是什么？流动形态主要分为层流和湍流（紊流）；强制对流的流动形态判断准则数为雷诺数νul=Re ，自然对流的流动形态判断准则数为格拉晓夫数23ναtl g Gr ∆=。
③ 试说明在相变对流换热中，产生凝结换热和沸腾换热的必要条件。
产生凝结换热的必要条件：壁面温度小于蒸汽的饱和温度，s w t t <； 产生沸腾换热的必要条件：液体的饱和温度小于壁面温度，s w t t >。
④ 简述维恩位移定律，并由此分析为何炼钢时随着温度的升高，钢锭表面颜色由暗红逐渐变白？维恩位移定律：黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度成反比（或黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度的乘积等于常数）。
mK T m 3108976.2-⨯=λ实际物体的光谱辐射力随波长的分布规律与黑体基本一致。
根据维恩位移定律，炼钢时随着温度T 的增加，热辐射中最大光谱辐射力对应的可见光波长向短波移动，即钢锭表面的颜色由暗红逐渐变白。
⑤ 试分别指出下列基尔霍夫定律表达式的应用层次及其成立的条件。
)()(),,(),(T T T T αελαλε==),(),(T T λαλε=：描述的是半球空间光谱发射率与光谱吸收比的关联，成立条件为辐射表面具有漫射特性，即为漫射表面；)()(T T αε=：描述的是半球空间（全波段）发射率与吸收比的关联，成立条件为与黑体处于热平衡或辐射表面是具有漫射特性的灰体表面（漫灰表面）。
传热学_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
传热学_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.关于对流换热，下列说法不正确的是：参考答案:流体的粘度小，有碍于流体流动，不利于热对流；2.下列关于膜状凝结和珠状凝结说法错误的是：参考答案:当蒸气的流向与凝结液膜的流向相反时，换热效果一定较好3.关于长度为l，外径为d的水平管外凝结和竖直管外凝结，下列说法中正确的是：参考答案:当l/d=50时，横管的平均表面换热系数是竖管的2倍4.关于湍流膜状凝结的说法中正确的是：参考答案:用某截面处液膜层的当量直径作为特征长度判断液膜的流态5.影响大容器沸腾传热的因素有：参考答案:液位高度_管束排列_过冷度_壁面是否有空穴、缝隙及凹坑等结构6.蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝液体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，气化吸热，达到制冷的效果。
以下关于蒸发器的描述正确的有：参考答案:蒸发器采用低肋管增加了换热的有效面积，为沸腾提供了更好的成核条件_管内插入物法可以增加管内扰动、改变管内气液分布，合理地在管中心插入物体可以强化管内沸腾_与满液式蒸发器相比，同等传热面积下，降膜式蒸发器传热介质充灌量小，沸腾换热系数更高7.对于贴近一块热竖壁（壁面足够高）的自然对流来讲，下列说法错误的是：参考答案:从换热壁面下端开始，层流薄层厚度随着高度增加逐渐减小。
8.一个外壁直径为r1热水管，外壁直径为T1。
为了减少热损失，在热水管外包一层外径为r2的保温层，保温层外表面温度为T2，忽略保温层和热水管间接触热阻，下面说法正确的是？参考答案:从r1到r2,热流密度逐渐下降9.以下关于热流密度说法正确的是参考答案:热流密度的值正比于温度的梯度_热流密度是一个矢量10.几何形状规则的有限大物体被加热或冷却而发生非稳态导热过程，该物体的热力学能随什么而变化参考答案:时间11.用同种材料制成的两支热电偶，其热接点可近似看成为球形，且第一支热电偶的热接点直径是第二支热电偶热接点的二倍。
传热与传质传动试题二答案
传热与传质传动试题二答案1. 简答题：（1）导热系数是指物质在单位时间内传热的能力，单位是W/(m·K)。
（2）对流传热是指通过流体介质进行热量传递的过程，导热和对流传热相比，对流传热通常更快、更强。
（3）热辐射是指物体发出的热能以电磁波的形式传播。
（4）传质传动是指物质在不同相或不同物体之间进行质量传递的过程。
（5）浓度梯度是指单位体积内的物质质量的变化与位置变化之间的比值。
（6）扩散是指物质在浓度梯度的驱动下由高浓度区向低浓度区传递的过程。
2. 计算题：温度传导的热流量计算公式为：$\dot{Q} = \frac{{kA \Delta T}}{{L}}$其中，$\dot{Q}$表示热流量，$k$表示导热系数，$A$表示传热面积，$\Delta T$表示温度差，$L$表示传热距离。
给定条件：$k = 2 W/(m \cdot K)$，$A = 0.5 m^2$，$\Delta T = 100 K$，$L = 0.1 m$代入公式得：$\dot{Q} = \frac{{2 \cdot 0.5 \cdot 100}}{{0.1}} = 1000 W$因此，热流量为1000W。
3. 分析题：在对流传热过程中，流体动力学性质对传热的影响是显著的。
流体的流速、流态和流道形状等因素都会影响传热效果。
例如，在自然对流传热中，流速较慢，因此传热效果相对较差；而在强制对流中，流速很大，传热效果会更好。
此外，流体的传热性质也会影响传热效果。
不同流体的导热系数不同，因此在相同温度差下，不同流体的传热能力也不同。
总之，流体动力学性质和传热性质是影响对流传热的重要因素，需要在传热过程中进行综合考虑。
4. 应用题：根据浓度梯度的扩散速率公式：$J = -D \frac{{dC}}{{dx}}$其中，$J$表示扩散速率，$D$表示扩散系数，$C$表示浓度，$x$表示位置。
给定条件：$D = 0.1 m^2/s$，$C = 2 mol/m^3$，$x = 0.5 m$，$\frac{{dC}}{{dx}} = -5 mol/(m^4)$代入公式得：$J = -0.1 \cdot (-5) = 0.5 mol/(m^2 \cdot s)$因此，扩散速率为0.5 mol/(m^2 · s)。
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一、 简答（30分）1、 答：导热（热传导）、对流（热对流）、辐射（热辐射） （2分）导热：dtq dxλ=- （1分）热流：q h t =∆ （1分）热辐射：4q T σ=或41T εσ= （1分）2、 答：（1）ptc ρτ∂∂是非稳态项，代表单位体积物体的热力学能增量 （1分） t t t x x y y z z λλλ⎛⎫∂∂∂∂∂∂⎛⎫⎛⎫++ ⎪ ⎪ ⎪∂∂∂∂∂∂⎝⎭⎝⎭⎝⎭是扩散项，代表单位体积的物体通过导热方式获得的净热流量； （1分）Φ是源项，代表单位体积内热源的生成热 （1分） （2）220d tdx= （1分）方程中未出现导热系数，但不能说物理内温度分布与导热系数无关 （1分）原因：导热微分方程是导热过程的通用方程，其具体的解还要依赖边界条件，如果两侧都是第一类边条，则的确无关，如果是第三类边条，则有关。
（1分）3、 答：（a ）质量守恒定律、傅里叶定律和能量守恒定律 （2分）（b ）导入与导出的净热流量 + 对流传入的净热流量=单位时间热力学能的增量 （2分）4、 传热学中引入相似原理的意义是什么？(4分)答：可以解决对流传热的实验中遇到的三个问题：（1分） （1）测量那些数据； （1分） （2）如何整理实验数据； （1分） （3）指导模化实验 （1分）5、 （6分）答：膜状凝结：如果凝结液体能很好地润湿壁面，在壁面上铺展成膜，称之为膜状凝结 （2分） 珠状凝结：当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面形成一个个小液珠，称之为珠状凝结（2分）由于实际工程只能够凝结传热过程的污染等诸多因素，使得珠状凝结无法长时间保持。
（1分） 第三问可以根据学生自己的想法判断是否给分， （1分）6、 表面间辐射传热过程中，经常用到角系数。
请给引入角系数的意义、应用条件及其三个性质各是什么？（5分）答：（1）角系数意义：离开表面1的能量直接到达表面2的份额，角系数将影响热辐射的几何因素和物理因素分开来处理，简化了热辐射计算 （2分）（2）应用条件：a 表面是漫射的；b 表面向外发射的辐射热流密度均匀 （1分） （3）相互性、完整性、可加性（2分）二、 分析推导（28分）1、画出光滑水平传热面上饱和水的池内沸腾曲线图，标出各区域，重要转折点名称？在什么条件下，沸腾曲线中不会出现过渡沸腾？临界热流密度具有怎样的工程意义？（6分） 答：（1）沸腾曲线如右图所示（4分）（2）在控制热流密度条件下，不会出现过渡沸腾。
（1分）（3）对于控制热流密度的沸腾传热过程，一旦热流密度超过峰值，工况将从和太沸腾直接跳到模态沸腾，过热度将猛升至近千度，可能导致设备的烧毁，所以，必须严格控制热力密度确保其在安全范围内。
（1分） 2、如附图所示，一块初始温度均匀且为t i 的平板，左侧(x=0)绝热良好，右侧(x=L)突然受到温度为t ∞的热流体加热，对流换热系数为h 。
（1）请写出平板内的导热微分方程及初始和边界条件；（2）画出初始时刻、中间某两时刻以及最后稳定时刻的平板内部温度分布示意图。
(6分)(1a) Governing equation is: 221t tx a τ∂∂=∂∂ （2分）(1b) Initial Conditions: 0,(,0)i t x t τ== （1分） (1c) Boundary conditions:00,0x t x x =∂==∂; [],(,)x L t x L h t L t x λτ∞=∂=-=-∂ （1分）(2) 四个时刻的温度分布示意曲线见右图。
（2分）3、试从管内强制对流换热的实验关联式0.80.40.023Re Pr Nu =出发，分析强化对流换热的有效措施有那些。
（6分）答：将λhdNu =，ηρνud ud==Re ，ληρλρηνp p c c a ===//Pr 代入实验关联式，得： ),,,,,(4.08.04.06.02.08.0--=ηρλp c d u f h 或 4.08.04.06.02.08.0023.0--=ηρλp c d u h （3分） 可见：(1) 流速和密度对h 影响最大，增加管内流速可以有效强化传热； (2) h 正比于d -0.2，即采用小直径管可强化传热；(3) 物性参数中导热系数、比热容和密度正比于h ，动力粘度反比于h ，适当选择流体也可以起到强化传热的目的。
（3分）二(2)题附图绝热t it ∞4、数值计算的应用越来越广泛，试给出导热问题数值计算的基本过程，并以矩形区域内（如附图所示）的二维、稳态、有内热源(Φ)条件下的导热问题为例，进行网格划分，并在第三类边界条件下推导附图标出的外部角点的离散方程。
导热系数不随温度变化，但各向异性（λx ，λy ）。
（10分） 答：（1）导热问题数值计算的基本过程：a 区域离散化；b 建立离散方程；c 设定温度初场；d 确定迭代方法；d 求解代数方程组；f 判断是否收敛；g 如果是则输出计算结果，如果不是则改进初场，继续迭代过程。
（3分） （2）均匀网格如图所示（2分） （3）1,,,1,..++()+()=0222222m n m n m n m n xy f m n f m n t t t t y x x y x yh t t t t x y λλ----∆∆∆∆∆∆+∆Φ--∆∆ （5分）三、 计算题（42分）1、有一块氧化硅制成的电加热板，长，宽和厚度分别是1m, 0.5m 和1mm, 导热系数110W m K λ=⋅（）, 密度37000kg m ρ=。
两面包裹一层厚度10mm 的绝缘层，导热系数20.1W m K λ=⋅（）。
稳态情况下测得绝缘层外壁温80︒C ，环境温度30︒C ，绝缘层外壁和环境间自然对流换热系数21000W m K h =⋅（），不计辐射换热。
试计算此电热板发热功率和内部最高温度。
（10分） （1）发热功率忽略端部散热，该问题可简化为一维、稳态、有内热源、常物性的导热问题，可以采用热阻分析法。
根据能量守恒，稳态时，加热功率等于绝热材料两侧通过自然对流散出去热热量，即(-)100010.52(80-30)=50w hA t t kW ∞Φ==⨯⨯⨯⨯ （5分）（2）内部最高温度最高温度一定是出现在加热器的对称面，而这个面是绝热的，因此，可以根据上表面散热量通过热阻分析法来获得，00-31212(-)0.51(-80)250.5100.01100.1w A t t t kW δδλλ⨯⨯Φ===⨯++，0=132.5C t ︒ （5分）2、（10分）答： （1）定性温度20+60==402t C °，-6=16.9610n ´，=0.0276l ，-6=24.310a ´，16.96Pr ==0.69824.3（1分） ()33422-629.8(60-20)0.018293+333Gr ==2.541016.9610g tdαν⨯⨯⨯∆=⨯⨯ （1分） 40.25=(Gr Pr)=0.48(2.54100.698)=5.54nm m m Nu C ⨯⨯⨯ （1分）25.540.0276===8.49W (m K)0.018m conv Nu h d λ⨯⋅ （1分） （2）'44844()0.04 3.140.018 5.6710(333293)0.631rads q D T T επσ-∞=-=⨯⨯⨯⨯⨯-=W/m '()rad rad s q h DL T T π∞=-'/()0.631/(3.14*0.018*40)0.279rad rad s h q D T Tπ∞=-== W/m 2k8.490.2798.769tot rad conv h h h =+=+= W/m 2k （2分）0.2793.18%8.769rad toth h == （1分） （3）-48.7690.009=3.3310<0.1237hRBi λ⨯==⨯，满足集中参数法 （3分）3、一盏100W 的白炽灯，发光时钨丝表面温度可达2800K 。
（1）试计算其最大光谱辐射力对应波长λm 。
（2）如果将灯丝看做黑体，黑体辐射函数值见附表，计算它在可见光波段（0.38-0.76μm ）的辐射份额，并据此说明我国废弃白炽灯对节能减排的意义。
（6分） （1）3=2.910m T m K λ-⨯⋅ 32800=2.910 1.04m m m K m λλμ-⨯⨯⋅= （2）从附表可以查出，=0.38m λμ时，=1064T m K λμ⋅，(0-0.38)=0.0007b F =0.76m λμ时，=2128T m K λμ⋅，(0-0.76)=0.0880b F可见光所占的份额为：(0-0.76)-(0-0.38)=0.087b b F F （4分）由上述结果可见，可见光只占白炽灯发出能量的8.7%，有90%以上的能量都起到了红外加热的作用，而没有起到照明的作用。
（2分）4、 （6分）如图5所示，截面为等边三角形的管道，边长L=1m ，管道的长度很长，可以忽略端口辐射能量的逸出，回答下列问题： （1）计算角系数X 1,2、X 1,3和X 2,3（2）画出辐射换热的等效网络图答： （1）1231,210.52l l l X l +-== 1321,310.52l l lX l +-== 2,30.5X =（3分）（2） （3分）5、在一水-水套管换热器中，管内为热水，进口温度1=100C t '︒，出口温度1=60C t ''︒；管外流过冷水，进口温度2=25C t '︒，出口温度2=70C t ''︒。
总换热量为=7kW Φ，内管内径=16mm i d ，壁厚=1mm δ，管壁导热系数40W K)λ=⋅，内管外表面对流换热系数21500W (m K)o h =⋅，注：水的物性见附表；管内强制对流换热的实验关联式：0.80.023Re Pr n Nu =，流体被加热时0.4n =，流体被冷却时0.3n =），假设管子内外表面都是洁净的，请确定所需的管子长度。
（10分） 解：（1）管内热水流动的定性温度：111006080C 22f t t t '''++===︒，根据附表：10.674W (m K)λ=⋅，E b1 E b2 11ε- 21A εε-1,21AX62355.110m μ-=⨯， 4195J K)p c =⋅，Pr 2.21=（1分）311()4195(10060)7100.0417kg s m p m m G c t t G G '''Φ=-=⨯⨯-=⨯⇒= （1分）（2）m i G u A ρ=，440.0417Re 9349.660.0003551 3.140.016i m i m i i ud G d G A d ρμμμπ⨯=====⨯⨯ （1分） 0.80.80.30.023Re Pr 0.0239349.66 2.2143.82n Nu ==⨯⨯= （1分）43.820.6741845.96W K)0.016i i Nu h d λ⨯⇒===⋅ （1分） （3）110.0180.0180.0181ln ln 0.00130321845.960.0162400.0161500o o o o i i i o d d d k h d d h λ=++=++=⨯⨯ 2767.7W (m K)o k =⋅ （2分）（4）由于冷水出口温度高于热水出口温度，因此，该套管式换热器是逆流，于是，对数平均温差为：(6025)(10065)32.44C 6025ln10070m t ---∆==︒-- （2分）（5）o o m k A t Φ=∆ 70004.97767.70.01832.44o o m l m k d t ππΦ⇒===∆⨯⨯⨯ （1分）。