传热试卷
传热学试卷(1)答案

2007传热学试卷(1)标准答案一.填空题:(共20分)[评分标准:每个空格1分] 1.表征材料导热能力的物理量是____导热系数_____。
2.努谢尔特准则的表达式是___hL/λ___。
式中各符号的意义是_λ为导热系数_、__L 特征尺寸__、__h 为对流换热系数__。
3.凝结换热有__膜状凝结__和__珠状凝结__两种换热方式,其中_珠状凝结_的换热效果好。
4.饱和沸腾曲线有四个换热规律不同的区域,分别指_自然对流__、核态沸腾__、__过渡沸腾__、__稳定膜态沸腾_。
5.管外凝结换热,长管竖放比横放的换热系数要____小__。
是因为___膜层较厚___的影响。
6.决定物体导热不稳定状况下的反应速率的物理量是_导温系数_。
7.定向辐射强度与方向无关的规律,称___兰贝特定律___。
8.换热器热计算的两种基本方法是__平均温压法__和__传热单元数法__。
汽化核心数受_壁面材料_和__表面状况、压力、物性__的支配。
二.问答及推倒题:(共50分)1.名词解释(10分)[评分标准:每小题2分]①角系数:把表面1发出的辐射能落到表面2上的百分数,称为表面1对表面2的角系数。
②肋效率:基温度下的理想散热量假设整个肋表面处于肋肋壁的实际散热量=f η③灰体:物体的单色吸收率与投入辐射的波长无关的物体。
④Bi 准则:Bi=hL/λ=固体内部的导热热阻与外部的对流换热热阻之比。
⑤定性温度:在准则方程式中用于确定物性参数的温度。
2.设一平板厚为δ,其两侧表面分别维持在温度t 1及t 2,在此温度范围内平板的局部导热系数可以用直线关系式λ=λ0(1+bt )来表示,试导出计算平板中某处当地热流密度的表达式,并对b >0、b =0及b <0的三种情况画出平板中温度分布的示意曲线。
(10分) 解:应用傅里叶定律:dxdtbt dx dt q )1(0+-=-=λλ——————2分 分离变量:dt bt qdx )1(0+-=λ对x 作0到δ的积分:⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-=+-=+-=⎰⎰)21()21()21()1(211222020002121t t t t bt t q dtbt dx q t t t t λλδλδ即:---=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+-+-=λδδλδλδλ)()(211)()(21)()21()21(121212021221202112220t t t t b t t t t b t t t t t t q )1(0--+=t b λλ————————6分 由于q 与x 无关,故由c dxdtbt =+-)1(0λ可知t 沿x 的变化型线与b 值的关系如图所示。
武汉理工大学 工程热力学和传热学往年试卷(含答案)

13、当黑体表面温度为27℃时计算得辐射力。
A 解得辐射力E01=549W/M2;B 解得辐射力E01=954W/M2;C 解得辐射力E01=459W/M2 ;D 解得辐射力E01=659W/M2。
14、换热器加肋片的作用是。
A 增大对流换热系数α以增强传热;B 增大面积A以增强传热;C 增大黑度ε以增强传热;D 增大温差⊿t以增强传热。
15、Re的物理意义是。
二、简答题(每题5分,共30分)1、对刚性容器中的空气缓慢加热,使其从50℃升温到100℃,请判断该过程是否可逆,并扼要说明原因。
2、有一台可逆机经历了定容加热1→2、等熵膨胀2→3和等压放热3→1之后完成一个循环。
设工质为理想气体,其等熵指数为k,循环点的温度T1、T2和T3已知,试在P-V图和T-S图上表示出该循环,并写出循环的热效率计算式。
3、用喷水方式冷却湿空气,能否把此湿空气的温度降至原先湿空气状态下的露点温度,为什么?4、用平底铝锅烧水,铝锅厚1mm,导热系数为200 W/(m·k),如果锅底结了厚为0.1mm的水垢,水垢的导热系数为2 W/(m·k),且锅两边的温差不变,那么有水垢和无水垢的导热量之比为多少?5、对管内强制对流换热,为何采用弯管可以强化流体的换热?6、地球和火星同太阳的距离相差不大,但为什么火星表面温度昼夜变化却比地球大得多?三、计算题(每题10分,共40分)1、空气在压缩机中被压缩。
压缩前空气的参数是p1=0.1Mpa,u1=0.845m3/kg, 压缩后空气的参数是p2=0.8Mpa,u2=0.175m3/kg。
设在压缩过程中,1kg空气的热力学能增加146kJ,同时向外放出热量50kJ,压缩机每分钟生产压缩空气10kg。
求①压缩过程中对1kg气体所作的功;②每生产1kg的压缩气体所需的功;③带动此压缩机的电动机的功率。
2、温度为800k,压力为5.5Mpa的燃气进入燃气轮机,在燃气轮机内绝热膨胀后流出燃气轮机。
传热试卷3

初值
1
2
3
4
5
6
7
8
9
J1 100 570.041 626.474 632.785 633.510 633.592 633.602 633.603 633.603 633.603
J2 100 570.041 626.474 632.785 633.510 633.592 633.602 633.603 633.603 633.603
J3 100 567.982 614.842 620.469 621.098 621.170 621.178 621.179 621.179 621.179
肋片表面净辐射散热量
q1
=
Eb1 − J1 1−ε
=
672.4 − 633.6 0.205
= 189.3
W/m2
ε1
解法二:将表面 4 定义为表面 A1(黑体表面),表面 2、3、4 定义为表面 A2。
其中表面 4 为 0 K 黑体表面
Eb1
= Eb2
= Eb3
= 5.67 × (330)4 100
= 672.4
W/m2 , Eb4
= J4
=0
W/m2
表面热阻 1− ε1 = 1− ε 2 = 1− ε3 = 1− 0.83 = 0.205 m-2
ε1A1 ε 2 A2 ε3 A3 0.83A
A
据张弦法
(ac + bd ) − (ad + bc)
X 3,4 = X 4,3 =
2ab
= 0.414
X1,2 = X 2,1 = 0.414
据角系数完整性
X 3,1
=
X 3,2
=
传热学试卷——精选推荐

2006~2007年AB一、 名词解释(每题4分,共20分)Heat conduction: Fin efficiency: V elocity boundary layer: 珠状凝结: 黑体:二、 分析简答题(每题5分,共30分)1、用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍安然无恙。
但一旦壶内的水烧开后,水壶很快就被烧坏。
试从传热学的观点分析这一现象。
2、对于油,有Pr>>1。
就外掠等温平板的层流边界层流动,画出油的边界层中速度分布和温度分布的大致图像。
3、图1示出了常物性、有均匀内热源、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置,试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式(设△x ≠ △y )。
4、在对流温度差大小相同的条件下 , 在夏季和冬季 , 屋顶天花板内表面的对流放热系数是否相同 ? 为什么 ?5、灰体的特性?6、写出Bi 数和Nu 数的表达式,并说明它们的物理意义。
三、 推导题(每题11分,共11分) 建立具有内热源)(x Φ、变截面、变导热系数的一维稳态导热问题的温度场微分方程式,假设图2中物体周向绝热。
四、 计算题(每题13分,共39分)1、在热处理工艺中,用银球试样来测定淬火介质在不同条件下的冷却能力。
今有一个直径为20mm 的银球,加热到650℃后被置于20℃的盛有静止水的大容器。
用热电偶测得,当银球中心温度从650℃变化到450℃时,其降温速率为180℃/s 。
确定此情况下银球表面与水之间的表面传热系数。
已知在上述温度范围内银的物性参数为ρ=10500kg/m 3、c =262J/(kg ·K)、λ=360W/(m ·K)。
2、在一台缩小成为实物1/10的模型中,用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃空气图2的加热过程。
实物中空气的平均流速为6.03m/s ,问模型中的流速应为多少?若模型中的平均表面传热系数为195W/(m 2·K),求相应实物中的值。
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一、是非题1. 傅里叶定律既适应于稳态导热,也适用于非稳态导热。
对2. 空间某一点处温度沿空间的最大变化率称为温度梯度。
错3. n nt t grad q ⋅∂∂-=-=λλ)(所表示的傅里叶定律只适用于各向同性物体的导热,而不适用于各向异性物体的导热。
对 4. 工程上经常将材料导热系数随温度的变化关系表示成线性函数()bt +=10λλ,式中λ0是0℃时材料的导热系数。
错5. 无内热源物体的稳态导热方程可表示成0222222=∂∂+∂∂+∂∂zt y t x t ,方程中不涉及材料的导热系数,所以稳态导热时材料的导热系数大小不影响材料中稳态温度分布和导热量的大小。
错6. 虽然导热微分方程p c q z t y t x t a t ρτ.222222+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂=∂∂中不涉及导热系数λ,但非稳态导热时物体内的温度分布状况仍与材料的导热系数大小有关。
对7. 常物性一维稳态导热问题,如给定两个边界条件,则问题就有确定解。
错8. 炉墙平壁用两层保温材料保温,两种材料的导热系数为λ1和λ2(λ1>λ2)。
若将λ2的材料放在炉墙内侧,则保温效果要好一些。
错9. 热力管道外用两层保温材料保温,两种材料的导热系数为λ1和λ2(λ1>λ2),厚度为δ1和δ2。
若将λ2的材料放在炉墙内侧,则保温效果要好一些。
对10. 温度计放置在测温套管内,管内放少许机油,以测量管道中流体的温度。
为了控制测量误差,作如下传热分析。
热量按以下传递路线传给温度计:流体→测温套管外表面→测温套管内表面→机油→温度计感温部分→周围环境。
错11. 一面绝热的无限大平壁被流体加热(或冷却)过程中,与流体接触表面处平壁的xt ∂∂最大。
对 12. 第三类边界条件下非稳态导热的诺谟图(或称海斯勒图)也可适用于第一类边界条件下形状和其他条件相同的导热问题。
对13. 由牛顿冷却公式t hF Q ∆=可知,换热量Q 与换热温差Δt 成正比。
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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 λ/ρC 。
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5/4Re 0296.0x x Nu =,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k m w ./12.0≤λ的材料称为保温材料。
9. 有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能,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xt A Q ∂∂-=λ。
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]① 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.② 热边界层:在壁面附近温度剧烈变化的薄层.③ 导温系数:ca ρλ= 表示物体内部温度扯平的能力.④ 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.⑤ 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/m 22.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)采用强化的换热面。
—————(6分)原理nf f f Nu Pr Re 023.08.0= 或2.08.0du h ∝———————(4分) 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。
广东工业大学大二能动专业传热学考试试卷及答案4
广东工业大学考试试卷课程名称: 传热学考试类型:(闭卷)考试考试时间:120 分钟学号姓名年级专业一、填空题(每小题 1 分,共 15 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的速度梯度。
8. 若两现角的流态及换热均,则它们的 Nu 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λ =0.38~0.76 μ 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。
14. 在辐射换热系统中称为。
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 25 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。
)16. 对流换热牛顿冷却定律式为Φ =aA △ t ( W )指出其中的热阻表达式是()① Aa ②③④ a17. 一般而言,金属比非金属(介电体)的导热系数值是()①较高的②较低的③相等的④接近的18. 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()①②③④19. 如果温度场不随时间而变化,即()①②③④20. 在非稳态导热时,物体的温度随着()①形状变化②重量变化③时间变化④颜色变化21. 写出的名称()①努谢尔特准则②付立叶准则③毕奥准则④普兰特准则22. 结束导热问题数值计算迭代过程的判据之一是()①②③④①或③23. 流体在泵、风机或水压头等作用下产生的流动称为()①自然对流②层流③强制对流④湍流24. 普朗特准则 Pr 〉 1 时,则()①δ > δ 1 ②δ < δ 1 ③δ≈δ 1 ④δ / δ 1 025. 格拉晓夫准则 Gr 越大,则表征()①浮升力越大②粘性力越大③惯性力越大④动量越大26. 当量直径中 U 表示()①长度②宽度③周长④润湿周长27. 横掠单管时的对流换热中,特性尺度取()①管长 L ②管内径 d i ③管外径 d i ④ d 0 -d i28. 水平圆筒外的自然对流换热的特性尺度应取()①圆筒的长度②圆筒外径③圆筒内径④圆筒壁厚度29. 膜状凝结换热中的定性温度取()①蒸汽温度②凝结液温度③凝结液膜层平均温度④饱和温度30. 饱和沸腾时,壁温与饱和温度之差称为()①平均温度②绝对温差③相对温差④沸腾温差31. 定向辐射强度与方向无关的规律称为()①普朗克定律②四次方定律③维恩定律④兰贝特定律32. 灰体的吸收率是()① 1 ②大于 1 ③定值④变量33. 对于灰体,吸收率愈大,其反射率()①愈小②愈大③适中④不变34. 角系数是纯几何因素,与物体的黑度()①无关②有关③有较大关系④关系很大35. 由辐射物体表面因素产生的热阻称为()①导热热阻②对流热阻③表面热阻④空间热阻36. 二氧化碳和水蒸汽在光带内都能够()①吸收辐射②反射辐射③重辐射④不能辐射37. 按传热系数的符号单位,从以下列举中选择()①②③④38. 管壳式换热器归类于()①间壁式②回热式③混合式④再生式39. 在一般换热器设计中,考虑表面污染情况用()①利用系数②污垢系数③传热系数④表面传热系数40. 表示 A 组分质量浓度的符号是()① C A ② A ③ C B ④ B三、名词解释(每小题 2 分,共 4 分)41. 温度场42. 吸收率四、简答题(每小题 3 分,共 9 分)43 . 简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。
传热学试卷A及答案
湖南涉外经济学院2017—2018学年度第 2 学期《传热学》课程考核试题册学院: 机械工程学院 专业年级:能源动力1601考核方式:闭卷 考试时量: 100 分钟 试卷类型: A一、选择题(本大题共计10小题,每小题2分,共计20分) 1.下列导热过程傅立叶定律表述中,不正确的是( )A 热流密度与传热面积成正比B 导热量与温度梯度成正比C 热流密度与传热面积无关D 导热量与导热距离成反比2.圆柱壁面双层保温材料敷设过程中,为了减少保温材料用量或减少散热量,应该采取措施是( )A 热导率较大的材料在内层B 热导率较小的材料在内层C 根据外部散热条件确定D 材料的不同布置对散热量影响不明显3.采用有限差分法进行导热过程数值计算时,可以有多种离散格式方式,下列不适用的方法是( )A 边界节点,级数展开法B 边界节点,热量守恒法C 中心节点,级数展开法D 中心节点,热量守恒法4.表面温度为50ºC 的管道穿过室内,为了减小管道向室内的散热,最有效的措施是( ) A 表面喷黑色的油漆 B 表面喷白色的油漆 C 表面缠绕铝箔 D 表面外安装铝箔套筒5.冷流体流经恒定壁温为t w 的管道被加热,壁温与流体之间的对数平均温差为△t m ,则管道中的流体平均温度为( )A t w -△t mB t w +△t mC t w -△t m /2D t w +△t m /26.表面进行膜状凝结换热的过程中,影响凝结换热作用最小的因素为( ) A 蒸汽的压力 B 蒸汽的流速 C 蒸汽的过热度 D 蒸汽中的不凝性气体7.在充分发展的管内单相流体受迫层流流动中,如果取同样管径及物性参数,则常壁温w t 和常热流qc =下,换热系数关系为( )A w q c t c h h ==<B w q c t ch h ===C w q c t c h h ==>D 不确定8.根据普朗克定律,黑体的单色辐射力与波长之间的关系是一个单峰函数,其峰值所对应的波长( )A 与温度无关B 随温度升高而线性减小C 随温度升高而增大D 与绝对温度成反比9.用套管温度计测量容器内流体温度时,为减少测温误差,套管材料的导热系数应选用( )A 导热系数大B 与导热系数值无关C 导热系数小D 无法确定10.将一个圆柱状加热元件竖直置于20ºC 水中,加热后加热元件表面温度达到60ºC ,则这种换热方式为( )A 沸腾换热B 自然对流换热C 强迫流动换热D 沸腾和自然对流换热二、计算题(本大题共计5小题,每小题4分,共计20分,选择正确的答案填在括号内,并要求写出正确的计算过程,计算过程不正确不给分)1.某房间玻璃窗的高度为1.5m 、宽为1.2m 、厚度为4mm ,玻璃的导热系数为0.7 W/(m ⋅K)。
化工总控工高级(传热学知识)模拟试卷2(题后含答案及解析)
化工总控工高级(传热学知识)模拟试卷2(题后含答案及解析) 题型有:1. 单项选择题 2. 判断题请判断下列各题正误。
单项选择题下列各题的备选答案中,只有一个是符合题意的。
1.当壳体和管速之间温度大于50℃时,考虑热补偿,列管换热器应选用( )。
A.固定管板式B.浮头式C.套管式D.填料函式正确答案:B 涉及知识点:传热学知识2.对于间壁式换热器,流体的流动速度增加,其热交换能力将( )。
A.减小B.不变C.增加D.不能确定正确答案:C 涉及知识点:传热学知识3.工业采用翅片状的暖气管代替圆钢管,其目的是( )。
A.增加热阻,减少热量损失B.节约钢材C.增强美观D.增加传热面积,提高传热效果正确答案:D 涉及知识点:传热学知识4.换热器经长时间使用需进行定期检查,检查内容不正确的是( )。
A.外部连接是否完好B.是否存在内漏C.对腐蚀性强的流体,要检测壁厚D.检查传热面粗糙度正确答案:D 涉及知识点:传热学知识5.夹套式换热器的优点是( )。
A.传热系数大B.构造简单,价格低廉,不占器内有效容积C.传热面积大D.传热量小正确答案:B 涉及知识点:传热学知识6.两流体间可整体作逆流流动的管式换热器是( )。
A.U形管式换热器B.浮头式换热器C.板翅式换热器D.套管式换热器正确答案:D 涉及知识点:传热学知识7.列管换热器在使用过程中出现传热效率下降,其产生的原因及其处理方法是( )。
A.管路或阀门堵塞,壳体内不凝气或冷凝液增多,应该及时检查清理,排放不凝气或冷凝液B.管路振动,加固管路C.外壳歪斜,联络管线拉力或推力甚大,重新调整找正D.以上全部正确正确答案:A 涉及知识点:传热学知识8.列管式换热器在停车时,应先停( ),后停( )。
A.热流体冷流体B.冷流体热流体C.无法确定D.同时停止正确答案:A 涉及知识点:传热学知识9.蛇管式换热器的优点是( )。
A.传热膜系数大B.平均传热温度差大C.传热速率大D.传热速率变化不大正确答案:A 涉及知识点:传热学知识10.套管冷凝器的内管走空气,管间走饱和水蒸气,如果蒸汽压力一定,空气进口温度一定,当空气流量增加时,空气出口温度( )。
苏教版五年级上册科学第二单元热传递测试达标试卷
苏教版五年级上册科学第二单元热传递测试达标试卷【新版】苏教版五年级上册科学第二单元热传递测试达标试卷一、填空题。
1.液体或气体受热,遇冷循环流动,使冷、热液体或气体相互,这种传热方式叫作。
2.热总是从较的一端传向较的一端。
通过直接接触,将热从一个物体传递给另一个物体,或从物体的一部分传递到另一部分的传热方法叫作。
3.像太阳、篝火这样直接向周围发射热的方式叫作。
4.冬天人们经常捧着热水袋暖手,这是利用的方式来传递热量。
5.不需要依靠空气、水等任何物质,就能传递热量,即使在真空中也能进行。
6.如图,在一段铜丝上每隔一定的距离穿上一些小钢珠,然后用酒精灯对其加热。
号小钢珠的温度上升最快,号小钢珠的温度上升最慢。
温度上升的一样快的是小钢珠。
二、判断题。
1.冬天戴手套会感到暖和,这是因为手套给我们提供了热量。
( )2.热传导一般是在空气中发生的一种传热方式。
( )3.在竖直的金属条中部加热,热量只会向一侧传递。
( )4.燃烧的香冒出的烟会向下飘。
( )5.日常生活中,我们经常使用木制的筷子,这是因为木头不会导热。
( )6.暖气片应该安装在窗户的上方,能加快空气的对流。
( )7.分歧物体之间不会产生热辐射。
( )8.保温盒既能保存热的食物,又能保存冰块。
( )9.建筑物的外墙加岩棉板是为了保温。
( )10.太阳向地球传递热量的体式格局是热对流。
( )三、选择题。
1.冬天用电暖器取暖,热空气( )。
A.向上运动B.向下运动C.无固定运动方向2.炒菜锅的手柄一般都是橡胶或木头做的,主要是为了( )。
熊,网A.轻巧美观B.降低成本C.减慢热传导,防止烫手3.两个相互接触的物体之间没有产生热传递,因为它们具有相同的( )A.质量B.体积C.温度4.人站在阳光下会感到热,是因为太阳利用( )的方式传递了热量。
A.热辐射B.热传导C.热对流5.普通情况下,金属传导热的才略比木头( )XXXB.强C.一样6.冬天,在同一环境里用手触摸木头、大理石和塑料,会感到大理石更冷,这是因为( )。
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一、判断题 1、对常物性、无内热源的稳态导热问题判断是否一维应从边界条件考虑,而不能仅从几何角度。(√) 2、由导热微分方程可知,非稳态导热只与热扩散率有关,而与导热系数无关。(×) 3、同名准则数相等,两种现象必相似。(×) 4、边界层内不仅速度变化最剧烈,温度变化也最剧烈。(√) 5、空气或蒸汽在横掠管束时,沿流动方向管排数越多,换热越强。(×) 6、善于发射的物体也必善于吸收,即物体辐射力越大,其吸收比也越大。(×) 7、角系数是个纯几何因子。(×) 8、黑体表面与重辐射面具有相同的性质。(×) 9、对于壳管式换热器,应将黏性大的流体放在管外,这样可以使管外侧表面传热系数增加。(√) 10、强化传热的原则是分析传热过程中各个环节,抓住其中的的主要矛盾及热阻大的一侧进行强化。(√)
二、论述题 1、导热微分方程及定解条件构成了一个具体导热问题的完整的数学描写。那么,导热问题的常见边界条件有哪些? 答:○1、规定了边界上温度值的第一类边界条件,对于非稳态导热,这类边界条件要求:时, ;○2、规定了边界上热流密度值的第二类边界条件,对于非稳态导热,这类边界条件要求:时,;○3、规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数h 及周围流体的温度tf 的第三类边界条件,以物体被冷却的场合为例,该边界条件可表示为:,该式无论对固体被加热还是被冷却都适用。 2、蒸汽中含有不可凝结的气体,如空气,即使含量极微,也会对凝结传热产生十分有害的影响。请对此现象进行分析。 答:在靠近液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的凝结,蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此,不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。同时蒸气分压力的下降,使相应的饱和温度下降,减小了凝结的动力,也使凝结过程削弱。因此,在冷凝器的工作中,排除不凝结气体成为保证设计能力的重要关键。 3、如图所示,结合该图指出板的自身辐射、对板的投入辐射、板的反射辐射、板的有效辐射、和板的辐射传热量。
答:板的自身辐射为: ; 对板的投入辐射为:G1 ; 板的反射辐射为: ; 板的有效辐射为:; 板的辐射传热量: 。 4、什么是换热器?换热器分类及其各自特点? 答:用来使热量从热流体传递到冷流体,以满足规定的工艺要求的装置统称为换热器或热交换设备。 按换热器操作过程可将其分为间壁式、混合式及蓄热式。在间壁式换热器中,冷、热流体由壁面间隔开来而分别位于壁面的两侧。在混合式换热器中,冷热两种流体通过直接接触、互相混合来实现换热,火力发电站中的冷却塔、化工厂中的洗涤塔等属于这一类,这种换热器在应用上常受到冷热两种流体不能混合的限制。蓄冷式换热器为冷、热两种流体依次交替的流过同一换热表面而实现热量交换的设备,在这种换热器中,固体壁面除了换热以外还起到蓄热的作用:高温流体流过时,固体壁面吸收并积蓄热量,然后释放给接着流过的低温流体,这种换热器的热量传递过程是非稳态的。 按表面的紧凑程度可分为紧凑式换热器和非紧凑式换热器。当 或者 时,称为紧凑式换热器。当 或者 时,由于水流直径的减小,导致Re数减小,通道内的流动一般为层流,称为紧凑式换热器;当 或者 时,属于微型换热器。 5、人们大都有这样的经历,对于相同的室温,夏天在该室温的房间内可能人觉得热,而冬天在这样的房间里却还有冷的感觉,试指出人体与环境之间的热交换包括哪些方面,并解释说明这是什么原因。 答:人体与环境之间的热交换包括人体与室内空气间的对流、人体与四周冷物体(以墙面为代表)的辐射传热以及与地板间的导热。在不考虑人体与地板间导热的情况下(仅占总散热量的百分之几),比较夏天和冬天人体的散热量,由式子¢=hA()+εAσ(-)可知,其中人体衣着与表面温度均为,室温均为,但不同的是墙面的壁面温度,即夏天的远大于冬天,最终大致能得到,同一室温下,冬天人体的散热量是夏天的三倍多。所以,冬天会觉得冷,而夏天会觉得热。
6、画出大容器饱和沸腾曲线,指出临界热流密度,并解释其意义。 答:曲线如下:
其中的热流密度的峰值即为临界热流密度。可从热流密度可控与加热壁温可控考虑临界热流密度意义。①对于依靠热流密度来改变工况的加热设备以及冷却水加热的核反应堆,一旦热流密度超过峰值,工况将沿过点的虚线跳至稳定膜态沸腾线,Δt将猛升至近1000℃,可能导致设备烧毁,所以必须严格监视并控制热流密度,确保在安全工作范围内。②对于蒸发冷凝器等壁温可控的设备,这种监视也是重要的。因为一旦q超过转折点之值,就可能导致膜态沸腾,在相同的壁温下是穿热量大大减小。 三、计算题 1、初温为25℃的热电偶被置于温度为250℃的气流中。设热电偶热接点可近似看成球形,要使其时间常数c=1s,问热接点的直径应为多大?忽略热电偶引线的影响,且热接点与气流间的表面传热系数为300W/(2m·k),热接点材料的物性:λ=20W/(m·k),ρ=8500kg/3m,c=400J/(kg·k).如果气流与热接点间存在辐射换热,且保持热电偶时间常数不变,则对所需热接点直径之值有何影响? 解:由于热电偶的直径很小,一般满足集总参数法的条件,时间常数
为c=hAcv 故V/A=3R=ch/c=1×300/(8500×400)=8.82×510 m
故热电偶的直径为 D=2R=2×3×8×510=5.29×410=0.529mm 验证Bi数是否满足集总参数法
0333.00013.0201082.8300)/(5AVhBiv
故满足集总参数法条件。 若热接点与气流间存在辐射换热,则总表面传热系数h(包括对流和辐射)增加,有c=hAcv知,保持c不变时,可使V/A增加,即热接点直径增加。
2、水以2kg/s的质量流量流过直径为40mm,长为4m的圆管,e壁温度保持在90℃,水的进口温度为30℃。求水的出口温度和管子对水的散热量。水的物性按40℃的水查取。不考虑由温差引起的修正。 解:本题属于水在管内的强制对流换热。40℃水的物性参数如下 λ=0.635W/(m·k),)/(4174kkgJcp,η=653.3×610Pa·s,Pr=4.31
则Re=4461010745.9103.65304.0244mq 属旺盛湍流。考虑到水被加热,取公式
1.404)31.4()10745.9(023.0PrRe023.04.08.044.08.0Nu
)/(6.659704.0653.01.4042kmWdNuh 由题意,6010004.0/4/dl,1lc,且不考虑温差修正 由上题结论可知,出口温差为
)4174246.659704.0exp()3090(90)exp()('''pmfwwfcqhPltttt
=49.7℃ 管子对水的散热量 Φ=5'''1064.1)307.49(41742)(ffpmttcqW 3、已知:一厚200㎜的炉墙上有一直径为200㎜的孔,孔的圆柱形表面绝热,炉内温度为1400℃,室温为30℃。 求:当孔的盖板被移去时,室内物体所得 到的净辐射热量。 解:1,20.165x 1,3
0.835x
12
11,2
111930.7850.20.165RAx
212
11,3
1138.140.7850.20.835RRAx
123111110.0182919338.142RRRR
54.67R 44
125.6716.733.03444188477.98116W54.6754.67bbEER
4、对一台冷油器进行传热试验测得下列参数:进口油温t1’=49.9错
误!未找到引用源。,进水口温度t2’=21.4错误!未找到引用源。。出口
油温t1’’=44.6错误!未找到引用源。,出口水温t2’’=24错误!未找到引
用源。;水的质量流量qm=21.5*10^3kg/h;传热面积:A=2.85 m2。冷、热流体的流动方向相反。使计算该工况下冷油器的平均温差。 解: 据题意,油和水的温度沿程变化如图10-29中的实线所示。此时有, 错误!未找到引用源。=49.9错误!未找到引用源。-24错误!未找到引用源。=25.9错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。=44.6错误!未找到引用源。-21.4错误!未找到引用源。=23.2错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=1.116<2
所以可以采用算数平均温差。 计算: 错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=24.6错误!未找到引用源。
图见传热教材P482,例题10-3