005傳熱學試題A

1、C.管內(nèi)加插入物增加流體擾動D.采用導熱系數(shù)較小的材料使導熱2005傳熱學試題A一、單項選擇題（在每小題的四個備選答案中選出一個正確答案，并將其號碼填在 題后的括號內(nèi)。每小題2分，共20分）1. 在穩(wěn)態(tài)導熱中，決定物體內(nèi)溫度分布的是（B）A.導溫系數(shù)B.導熱系數(shù)C.傳熱系數(shù)D.密度2. 下列哪個準則數(shù)反映了流體物性對對流換熱的影響？ （C）A.宙諾數(shù)B.雷利數(shù)C.普朗特數(shù)D.努謝爾特數(shù)3. （ D ）是在相同溫度條件下輻射能力最強的物體。A.灰體B.磨光玻璃C.涂料D.黑體4. 下列各種方法中，屬于削弱傳熱的方法是（D）B.設置肋片A.增加流體流度熱阻增加5. 冷熱流體的溫度給定，換熱器熱流體

2、側結垢會使傳熱壁面的溫度（B）A.增加B.減小C.不變D.有時增加，有時減小6. 將保溫瓶的雙層玻璃中間抽成真空，其目的是（ D ）A,減少導熱B.減小對流換熱C.減少對流與輻射換熱D.減少導熱與對流換熱7. 已知一順流布置換熱器的熱流體進出口溫度分別為300° C和150。C,冷流體進出口溫度分別為50° C和10（TC,則其對數(shù)平均溫差約為（B）A. 100 °C B. 124 °C C. 150 °C D. 225 °C8. 有一個由四個平面組成的四邊形長通道，其內(nèi)表面分別以 1、2、3、4表示，角系數(shù) X,. 2=0. 4,

3、X, 4=0. 25,貝卩 X, 3 為（D）A. 0. 5 B. 0. 65 C. 0. 15 D. 0. 359. 一金屬塊的表面黑度為0.4,溫度為227。C,它的輻射力是（10. A ）;若表面氧化后，黑度變?yōu)?0.9,其輻射力將（）A. 1417. 5W/m 2,將增大B. 1417. 5W/m 2,將減小C. 60. 22W/m 2,將增大D. 60. 22W/m 2,將減小10. 流體分別在較長的粗管和細管內(nèi)作強制湍流對流換熱，如果流速等條件相同（ C ）A.粗管和細管的九相同 B.粗管內(nèi)的九大C.細管內(nèi)的九大無法比較二、填空題（每小題 2 分，共 20 分）1 導熱微分方程式的

4、主要作用是確定o導熱體內(nèi)的溫度分布（僅答“溫度分布”或“溫度場”、“導熱體內(nèi)的溫度場” 可）2 導熱的第三類邊界條件是指已知 -物體表面與周圍介質(zhì)之間的換熱情況3 影響對流換熱的主要因素有、和幾何 因素。流動狀態(tài) 流動起因 流體物性 流體相變情況4 一般來說，順排管束的平均對流換熱系數(shù)要比叉排時。己知則D.小或“低”5 凝結有珠狀凝結和膜狀凝結兩種形式，其中 比 換熱有較大的換熱強度，工程上常用的是 0珠狀凝結 膜狀凝結 膜狀凝結（次序不可顛倒）6某燃煤電站過熱器中，煙氣向管壁換熱的輻射換熱系數(shù)為20W/ （m,? K），對流 換熱系數(shù)為 40W/ （ m2-K） , 其復合換熱系數(shù)為。60W

5、/ （ m2 - K） （數(shù)據(jù)和單位各 1 分）7氣體輻射具有2個特點：:口（ 1）對波長有選擇性（2） 在整個容積中進行。8. 己知某大平壁的厚度為15mm,材料導熱系數(shù)為0. i5W/（m K），壁面兩側的溫度差為 150°C, 則通過該平壁導熱的熱流密度為。1500W/m 29. 溫度邊界層越 , 則對流換熱系數(shù)越小，為了強化傳熱，應使溫度邊界層越 越好。厚，薄10Pr （普朗特）準則反映 的準則，它表征了 的相對大小。三、名詞解釋（每小題 3 分，共 18 分）1. 溫度邊界溫 : 對流換熱時，在傳熱壁面附近形成的一層溫度有很大變化（或溫度變化率很大）的薄層。2. 肋壁總效率

6、：肋側表面總的實際換熱雖與肋側壁溫均為肋基溫度的理想散熱雖之比（或答成n=（ F，2+LF2'）年2也可，但需對符號加以說明才能算全對）3. 灰體：吸收率與波長無關的物體稱為灰體。4. 換熱器的效能：換熱器的實際傳熱量與最大可能傳熱量之比，稱為換熱器的效 能。5. 非穩(wěn)態(tài)導熱：發(fā)生在非穩(wěn)態(tài)溫度場內(nèi)的導熱過程稱為非穩(wěn)態(tài)導熱 或：物體中的溫度分布隨時間而變化的導熱稱為非穩(wěn)態(tài)導熱。6. 凝結換熱：蒸汽同低于其飽和溫度的冷壁面接觸時，蒸汽就會在壁面上發(fā)生凝結 過程成為流液體。四、簡答題 (每小題 9 分，共 18 分)1. 用準則方程式計算管內(nèi)紊流對流換熱系數(shù)時，為什么對短管需要進行修正( 即

7、使用管長修正系數(shù)進行修正 ) 。(1) 在入口段，邊界層有一個形成的過程，一般山薄變厚，(2) 邊界層的變化引起換熱系數(shù)的變化，一般山大變小，考慮到流型的變化， 局部長度上可有波動，但總體上在入曰段的換熱較強 ( 管長修正系數(shù)大于 l)o(3) 當 1 /d>50( 或 60)時，短管的上述影響叩忽略不計。當 l/dv50( 或 60)時，則必 須 考慮入口段的影響。2. 清分析遮熱板的原理及其在削弱輻射換熱中的作用。2. (1)在輻射換熱表面之間插入金屬 ( 或固體 ) 薄板，稱為遮熱板。(2) 其原理是，遮熱板的存在增大了系統(tǒng)中的輻射換熱熱阻，使輻射過程的總 熱 阻增大，系統(tǒng)黑度減少

8、，使輻射換熱量減少。(3) 遮熱板對于削弱輻射換熱具有顯著作用，如在兩個平行輻射表面之間插入塊同黑度的遮熱板， U 使福射換熱量減少為原來的 1/2,若采用黑度 較小的 遮熱板，則效果更為顯著。3. 簡述非穩(wěn)態(tài)導熱的基本特點。.（1）隨著導熱過程的進行，導熱體內(nèi)溫度不斷變化，好象溫度會從物體的一部分逐漸向另一部分轉(zhuǎn)播一樣，習慣上稱為導溫現(xiàn)象。這在穩(wěn)態(tài)導熱中是不存在的。（ 2）非穩(wěn)態(tài)導熱過程中導熱體日身參與吸熱（或放熱），即導熱體有儲熱現(xiàn)象，所以即使對通過平壁的非穩(wěn)態(tài)導熱來說，在與熱流方向相垂宜的不同截面上的熱流量也是處處不等的，而在一維穩(wěn)態(tài)導熱中通過各層的熱流 量是相等的。（3）非穩(wěn)態(tài)導熱過程

9、中的溫度梯度及兩側壁溫差遠大于穩(wěn)態(tài)導熱。五、計算題（每小題 12分，共 24 分）1. 某一爐墻內(nèi)層由耐火磚、外層山紅磚組成，厚度分別為 200mm ATl 100mm，導 熱 系數(shù)分別為0.8W/(m ? K)和0.5W/(m ? K),爐墻內(nèi)外側壁而溫度分別為 700° C和50° C, 試計算：(1) 該爐墻單位面積的熱損失；(2) 若以導熱系數(shù)為O.HW/(m - K)的保溫板代替紅磚，其它條件不變，為了使爐墻單位面積熱損失低于至少需要用多厚的保溫板。1解：(1)單位面積散熱損失：、7(M)-5()StS2 020J-"r + q=扃 左=0.8 0.5

10、=1444.4VV/m2(2)以保溫板替代紅磚，由于爐墻熱損失不得高于qo=lkW/m 2Iwl 一qoN 扃 L1 心 tw2700-50 0.282A X2( q )=0.1! X( 10000.8 )=0.044m=44mm2. 試計算一 ？空氣橫掠管束換熱的空氣預熱器的對流換熱量。已知管束有25排，每排12根光管，管外徑25mm,管長1.5m,叉排形式，橫向管間距S|=50mm,縱向管 間距S2=38mm,管壁溫度120° C,空氣來流速度ut=4m/s.空氣進口溫 度20° C,出口溫 度 40° Co已知空氣物性：入 t=0.0267W/(m ? K)

11、, vt=l6.0X 10 6m2/s,Prt=0.701。最大流速 Unm=UfS|/(S|-d);推薦關聯(lián) jl： Ng二cRe ntPr°36f(Prf/Prw)n，公式適用條件：NN20,光管管束，Prt=0.7 ?500,除Pg的定性溫度為壁溫外，其余定性溫度為流體在管束中的平均溫度。指數(shù) m,對氣體m=0,對液體，m=0.25,c、n值查下表：排列方式Rctcn順排1O3-2X1O 50.270.63叉排(S|/S 2<2)1O32X10 5O.35(Sl/S2)° -20.6叉排(S|/S2>2)W ? 2X1050.400.62.解：空氣平均溫度

12、 tf=(t'葉t'f 0/2=(20+40)/2=30 CUfS 4x50 最大流速 llmax= S，-d5° =8m/s273 + 30Ufmax=Umax=(TfZT' f)=8 X 273 + 20 =8.273nVsUtmfl _d 8.273x0.025 I 11 U1ARe 戶 Vf 16.0x10。 =12926.6 山于 S|/S2=5O/38=1.316<2,1E 表得：c=O.35(S|/S2)°-2=() .35X 1.3160-2=<).37() n=0.6,由于是空氣，所以 m=0oNur=0.37Re 0-

13、6rPr 0J6t=().37 X (12926.5) 06 X O.7OI o36=95.4 a = X fNuf/d=0.0267X95.4/0.025=101.9W/(ni 2 - K)換熱面積 F=Nn n dL=25X 12X n X 0.025 X 1.5=35.34m2 換熱量中二a F(tw-tf)=I01.9X35.34X(120-30)=324103W=324.1 kVV3.內(nèi)徑為300mm、焯為I Omni的鋼管表血包上一層厚為 20mm的保溫材料，鋼材料及保溫材料的導熱系數(shù)分別為48"'/(血*)和0W/(m K),鋼管內(nèi) 壁及保溫層外壁溫度分別為22

14、0C及40° C,管R為】0m°試求該管壁的散熱 里e3.解：己知di=3(M)mm d 2=300+2 X 10=320mmd3=320+2 X20=360mm ' = 1。mX,=48W/(m K) X 2=0.1W/(m K) y=22(TC t w2=40"Ct tfl 丄h_1 . d, 1 . d sIn +in2 兀入/ d, 2tuX/ d2220-40=132017A60In - + In 271x48x10 300 2 兀 xO.lxlO 320=9591.226W4. 一內(nèi)徑為75mm、壁厚2.5mm的熱水管，管壁材料的導熱系數(shù)為60W/<m K),90-20管內(nèi)熱水溫度為90° C,管外空氣溫度為20° C。管內(nèi)外的換熱系