安徽工业大学传热学20092010A卷

(1) “3”为大房间时：
T Eb3 c0 ( 3 ) 4 5.67 2.934 417.9W / m 2 100
对节点 J1、J2 可列出下列方程：
将
Eb1 J 1 J 2 J 1 Eb3 J 1 0, 0.743 0.838 0.513 E b11 , E b 2 , E b 3
X 1, 2 0.38
答案
一、 名词解释(每题 3 分，共 15 分) 传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程。 接触热阻： 两固体表面实际的接触仅仅发生在离散的面积元上，未接触的界面之 间常常充满了空气， 热量以导热的方式穿过这种气隙层。此种情况与两固体表面 完全接触相比，增加了附加的传递阻力，称为接触热阻。 正规状况阶段： 非稳态导热过程进行到一定深度时，物体初始温度分布的影响逐 渐消失，此后不同时刻的温度分布主要受边界条件影响。 同类现象：由相同形式并具有相同内容的微分方程所描写的现象。 灰体：光谱吸收比与波长无关的物体。
2、重辐射表面与换热表面之间无净辐射热量交换，故它对其他换热表面间的辐 射传热无影响。 （ ） ） ）
3、灰体的定向辐射强度与方向无关。 （
4、溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到强化。 （
5、对于一侧隔热良好的高温物体，将其放入常温室内，其热面朝上或朝下对其 表面的换热情况没有影响。 （ ） ）
44 个 节 点 ， 列 出 节 点 1 的 差 分 方 程 ， 与该点边界条件相 同 点 的 点 还 有 节 。
绝热
17 25
ho,to
29 33 37 41
hi,ti
绝热 图1
4、两块平行放置的平板的表面发射率均为 0．8，温度分别为 t1＝527℃及 t2=27 ℃ ， 板 间 距 远 小 于 板 的 宽 度 与 高 度 。 板 1 的 自 身 辐 射 为 为 板 1 的有效辐射为 为 。 ； 对 板 1 的 投 入 辐 射 ；(3)板 1 的反射辐射为 ；
系统的辐射网络图如下：
其中:
R1 R1, 2
1 1 1 0.3 1 2 1 0.6 0.743; R2 0.212; 1 A1 0.3 2 A2 0.6 1 1 1 1 0.838; R1,3 R2,3 0.513 A1 X 1, 2 0.38 A1 X 1,3 0.62
2
Eb 2 J 2 J 1 J 2 Eb 3 J 2 0, 0.212 0.838 0.513
的数值代入上式并整理后得：
28061 4.4885J 1 1.1933J 2 0,14201 7.8596J 2 1.1933J 1 0
解得： J 1 7015W / m , J 2 2872W / m 。
22 4 。
。
X 1, 2 X 2,1 0.38, X 1,3 1 X 1, 2 0.62
E b11 c 0 ( Eb 2
T1 4 ) 5.67 7.73 4 20244W / m 2 ; 100 T c 0 ( 2 ) 4 5.67 4.73 4 2838W / m 2 100
2009－2010 年安徽工业大学第一学期期末 考试《传热学》试卷（A）
一、 名词解释(每题 3 分，共 15 分) 传热过程： 接触热阻： 正规状况阶段： 同类现象： 灰体： 二、 判断正误（每题 2 分，共 14 分）
1、 通过圆筒壁的稳态导热过程中，不同半径处的热流量和热流密度都是相等的， 与半径无关。 （ ）
FoV
1
、
V
a 0.0167 2 (V / A) R2 BiV h(V / A)
BiV
h(V / A)

0.0286 R
e Bi 0
法
0.24
R 3.347 10 m
4

0.00957 0.05
满足集总参数
2、解：1、定性温度
tm 60℃
0.029W / mK , v 18.97 10 6 m 2 / s, Pr 0.696
五、 计算题（1、2 每题 8 分，3 题 10 分）
1、一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传感元件，当该导线受火焰或高温 烟气的作用而熔断时报警系统即被触发。一报警系统导线的熔点为 500 ℃，λ =210W/(mk)，ρ=7200kg/m3，c=420J(KgK)，初始温度为 25℃。问当它突然受到 650℃烟气加热后， 为在 1min 内发出报警信号， 导线直径应限制在多大以下？设 复合换热的表面传热系数为 12W/(m2K) 2、一太阳能集热器置于水平的房顶上。在集热器的吸收表面上用玻璃作顶盖， 形成一封闭的空气夹层，夹层厚 10cm。设吸热表面的平均温度为 90℃，玻璃内 表面温度为 30℃，确定由于夹层中空气自然对流散热引起的热损失。集热器呈 正方形，尺寸为 1m×1m。
5、带有小孔的温度均匀的空腔就是黑体模型。就辐射特性而言，小孔具有和黑
体表面一样的性质， 制造空腔材料本身的吸收比的大小对黑体模型没有影响。在 这样的等温空腔内部， 辐射是均匀而各向同性的，空腔内表面的辐射就是同温度 下黑体的辐射，不管空腔壁面自身的辐射特性如何。 五、 计算题(26 分)
FoV
Nu 0.061(Gr Pr)1 / 3 0.029W / mK , v 18.97 10 6 m 2 / s, Pr 0.696
3、两个相距 1m、直径 2m 的平行放置的圆盘。相对两表面的温度分别为 500℃ 和 200℃，表面发射率分别为 0.3 和 0.6。圆盘的另外两个表面不参与换热。当将 此两圆盘置于一 20℃的大房间中，确定圆盘的净辐射传热量。
1、答：肋片表面上的换热热阻元大于肋片厚度方向的导热热阻，故截面上肋片 温度可认为是均匀的， 此时两个侧面并不是计算区域，故把其上的换热折算成整 个截面上的体积热源。
2、
d 2t 0 dx 2
dp 2u l g l 2 0 y 3、 dx
dt x 0 h (t w t f ) dx dt x 0.03, x 0.03 q 0.85 P dx 4、 x 0,
u u dp 2u l u v g l l x y dx y 2 ，若忽略液膜惯性力，则该方程简化为？
4、不锈钢平底锅置于电器灶具上被加热，灶具的功率为 1000W，其中 85%用于 加热平底锅。锅底厚 3mm， 平底部分直径 200mm， 不锈钢的导热系数 18W/(mK)， 锅内汤料与锅底的对流传热表面传热系数为 2500W/(m2K)， 流体平均温度 95℃。 试列出锅底导热的数学描写。 5、 一等温空腔的内表面为漫射体， 并维持在均匀的温度。 其上有一个面积为 0.02 ㎡的小孔，小孔面积相对于空腔内表面积可以忽略。若把空腔内表面全部抛光， 而温度保持不变，对小孔向外的辐射有何影响，为什么？
2
故：
1
Eb1 J 1 20244 7015 E J 2 2838 2872 17.8kW , 2 b 2 0.16kW R1 0.743 R2 0.212
a 15.18 10 8 m 2 / s 。某人不慎接触到 60℃热表面，假定一接触到热表面，人体
x 0.48 0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 erfx 0.50275 0.53790 0.57162 0.60386 0.63459 0.69143
表 面 温 度 就 上 升 到 了 热 表 面 的 温 度 。 1min 后 ， 此 人 的 烧 伤 深 度 为
6、两个物理现象的同名准则数相等，则这两个现象相似。 （ 7、热电偶的时间常数在其出厂时就可以确定。 （ ）
三、 填空（每题 5 分，共 20 分）
1、为了说明冬天空气的温度以及风速对人体冷暖感觉的影响，欧美国家的天气 预报中普遍采用风冷温度的概念。风冷温度是一个当量的环境温度，当人处于静
止空气的风冷温度下时其散热量与人处于实际气温、实际风速下的散热量相同。 从散热计算的角度可以将人体简化为表面积为 1.42m2，表面温度为 30℃的圆柱 体，设其在静止空气中表面传热系数为 15W/(m2K)，如果在一个有风的日子，表 面传系数为 50W/(m2K)，此时风冷温度是 2、医学知识告诉我们：人体组织的温度等于、高于 48℃的时间不能超过 10s， 否则该组织内的细胞就会死亡。 假设人体组织可看做是各向同性材料，物性可取 为 37 ℃ 水 的 数 值
； (5) 板 2 的 有 效 辐 射
四、 简答（每题 5 分，共 25 分）
1、在肋片温度场微分方程的推导过程中，为什么把厚度方向上的两个表面的对 流换热量折算成体积热源？ 2、有一块厚度为 2δ的金属平板，初始温度为 t0，突然将其置于 t∞的流体中进行 冷却，表面传热系数为 h，平板的导热系数为λ。画出 Bi0 和 Bi 为有限大小时 平板中的温度分布。 3 、 纯 蒸汽膜 状 凝结时 形 成的液膜 仍符合边 界 层理论，其动 量方程可 写为
x erf 2 a
ho,to 3、 将图 1 中几何体进行网格化后，可得到
9 1 10 18 26 30 34 38 42 2 3 11 19 27 31 35 39 43 4 12 20 28 32 36 40 44 5 13 21 14 22 6 15 23 7 8 16 24
8

4、 （1）板 1 的自身辐射
E1 Eb1 18579.5W / m 2 q1 2
(2)对板 1 的投入辐射
两板 间的辐 射换热量
1
Eb1 Eb 2 15176.7W / m 2 1 1 1
2
q1 2 E1 1G1
G1 4253.5W / m 2
(3) 板 1 的 反 射 辐 射 G1 1 850.7W / m
2
(4) 板 1 的 有 效 辐 射
2
J1 E1 G1 1 19439.2W / m 2
(5)板 2 的有效辐射 J 2 G1 4253.5W / m
四、
分析简答(每题 5 分，共 25 分)
Gr g v t 3 4.907 106 4.6 105

2Байду номын сангаас
Nu 0.061(Gr Pr)1 / 3 9.18
Nu 2.66W / m 2 K hAt 159.6W
h A1 A2
两圆盘表面分别记为 1、2，第三表面记为 3， 由角系数线算图查得：
二、 1、F 三、
判断正误(每题 2 分，共 14 分) 2、F 3、F 4、T 5、F 6、F 7、F
填空题(每题 5 分，共 20 分) 2、4.13mm
y t2 t1 x t9 t1 x to t1 0 ho 2 x 2 y 2 3、 ，节点
1、-3.33℃