傳熱學(xué)模擬試題及參考答案

1、讀書破萬卷 下筆如有神 傳熱學(xué) 課程試卷(A卷) 一、填空題（本大題共1導(dǎo)溫系數(shù)又稱 熱擴(kuò)散率料傳播溫度變化的能力2對同一種工質(zhì)，自然對流換熱系數(shù)h的大小關(guān)沸系為： hh自強(qiáng)3半徑為R的半球內(nèi)表面和圓底面組成封閉系統(tǒng)，X 1/2 。 2,14定向輻射強(qiáng)度是指單位時(shí)間， 5從換熱表面的結(jié)構(gòu)而言，強(qiáng)化凝結(jié)換熱的基本思想是度；強(qiáng)化沸騰換熱的基本思想是 6已知爐墻表面與空氣的對流換熱系數(shù)為阻為 1/(h+h) rc7圓管的臨界熱絕緣直徑 當(dāng)d=d時(shí)對流cri與導(dǎo)熱熱阻之和最小，散熱量最大二、選擇題（本大題共 在每題列出的四個(gè)選項(xiàng)中只有一個(gè)選項(xiàng)正確，請將正確選項(xiàng)前的字母填在題后的括號內(nèi)。 1公式稱為（t

2、q?K? A傅里葉定律 2物體表面黑度不受下述（ A物質(zhì)種類 題號 一 二 三 四 總分 得分 14分，每題2分） ，它表征了 物體內(nèi)部各部分溫度趨于均勻一致的能力（或材。 h、強(qiáng)制對流換熱系數(shù)h和沸騰換熱系數(shù)強(qiáng)自h 。 沸則半球內(nèi)表面對圓底面的角系數(shù)單位可見輻射面積，單位立體角內(nèi)的輻射能量。盡量減薄粘滯在換熱表面上的液膜厚盡量增加換熱表面上的汽化核心數(shù)。h，輻射換熱系數(shù)為h，則其單位面積復(fù)合換熱熱rc 。 d的計(jì)算式為 d2/h ，其物理意義為cricri。 16分，每小題2分） D ）。 B. 牛頓冷卻公式 C. 熱平衡方程 D. 傳熱方程式 D ）條件的影響。 B. 表面溫度 C. 表面

3、狀況 D. 表面位置 讀書破萬卷 下筆如有神 3某熱力管道采用兩種導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫材料進(jìn)行保溫，為了達(dá)到較好的保溫效果，應(yīng)將哪種材料放在內(nèi)層？（ B ） A導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料 B. 導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料 C任選一種即可 D. 無法確定 4下列各參數(shù)中，屬于物性參數(shù)的是（ C ）。 A傳熱系數(shù) B. 吸收率 C. 普朗特?cái)?shù) D. 對流換熱系數(shù) 5將保溫瓶的雙層玻璃中間抽成真空，其目的是（ D ）。 A減少導(dǎo)熱 B. 減少對流換熱 C減少對流與輻射換熱 D. 減少導(dǎo)熱與對流換熱 6沸騰的臨界熱流密度q是（ C ）。 cri A從過冷沸騰過渡到飽和沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn) B從自然對流過渡到核態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn) C

4、從核態(tài)沸騰過渡到膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn) D從不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰過渡到穩(wěn)定膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn) 7下述哪種手段對提高管內(nèi)強(qiáng)制對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)無效？（ B ） A提高流速 B. 增大管徑 C. 采用入口段效應(yīng) D. 采用導(dǎo)熱系數(shù)大的流體 8. 導(dǎo)熱問題的第二類邊界條件是（ C ） A已知物體邊界上的溫度分布 B已知物體表面與周圍介質(zhì)之間的換熱情況 C已知物體邊界上的熱流密度 D已知物體邊界上流體的溫度與流速 三、簡答題（本大題共25分） 1說明以下兩式所描述的物理現(xiàn)象：（4分） ?2td0? ；（1）2?dx22tt?t? 2 （） )(?a?22?y?x? 讀書破萬卷 下筆如有神 答：（1）式描述的物理現(xiàn)

5、象是：常物性有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程； （2分） （2）式描述的物理現(xiàn)象是：常物性無內(nèi)熱源的二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程。 （2分） 2試寫出在均勻網(wǎng)格條件下無內(nèi)熱源常物性物體穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)絕熱邊界面上節(jié)點(diǎn)（i,j）的節(jié)點(diǎn)方程式。（5分） 答： t?tt?tt?tx?x?j,i?ii1,ji,i,j?1j1,j?i,j ?0?y?2?xy2?y （4分） 整理得： （1分） 0?4?tt2?t?tj,i1?j1i?,j?,ij1i, 3當(dāng)把一杯水倒在一塊赤熱的鐵板上時(shí)，板面上立即會(huì)產(chǎn)生許多跳動(dòng)著的小水滴，而且可以維持相當(dāng)一段時(shí)間而不被汽化掉。試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)來解釋這一現(xiàn)象（即Leidenfrost現(xiàn)象），

6、并從沸騰換熱曲線上找出開始形成這一狀態(tài)的點(diǎn)。（5分） 答：此時(shí)在赤熱的表面上形成了穩(wěn)定的膜態(tài)沸騰，小水滴在汽膜上蒸發(fā)，被上升的蒸氣帶動(dòng)，形成跳動(dòng)（3分），在沸騰曲線上相應(yīng)于q的點(diǎn)即為開始形成Leidenfrost現(xiàn)象的點(diǎn)（2分）。 min 讀書破萬卷 下筆如有神 4已知在短波（1m）范圍內(nèi)，木板和鋁板的光譜吸收比分別為、，且；2121在長波范圍內(nèi)則相反。當(dāng)木板和鋁板同時(shí)長時(shí)間地放在陽光下時(shí)，鋁板溫度比木板高。試解釋這種現(xiàn)象。（6分） 答：在短波（1m）范圍內(nèi)，（）（），（）（），鋁與周圍物體鋁板木板木板鋁板進(jìn)行輻射傳熱時(shí)，輻射散熱比木板少，所以在陽光下鋁板溫度高（4分）。 mn 粘性大的流體一

7、般Pr數(shù)也較大，由特征數(shù)關(guān)聯(lián)式5)0,n?(m?Nu?cRe0Pr 得，Pr數(shù)越大，Nu數(shù)越大，h也越大，即粘性大的流體對流換熱系數(shù)越高。這句話對嗎？為什么？（5分） ?udmnmnn?me?c)(?NucRe(Pr，由，2Pr1分）。，但Re（分）答：不對（?a于nm，n-m為負(fù)值，所以，h（2分）。 四、計(jì)算題（本大題共45分，每題15分） 1用熱電偶測量氣流溫度時(shí)，通常熱電偶接點(diǎn)可近似看成一個(gè)圓球體。已知?dú)饬髋c熱電偶23。熱8500kg/mK)，400W/(mK)，熱電偶材料物性數(shù)據(jù)為c400J/(kg接點(diǎn)的h電偶接點(diǎn)的時(shí)間常數(shù)為1s，試確定： c （1）熱電偶接點(diǎn)的直徑D； （2）如果

8、把初溫為t25的熱電偶放在溫度為t200的氣流中，問當(dāng)熱電偶顯示0溫度為t199時(shí)，其需要經(jīng)歷多少時(shí)間？ （3）此時(shí)熱電偶吸收的總熱量。 讀書破萬卷 下筆如有神 解：（1）由時(shí)間常數(shù)的定義得： ?cdcVcR? chA3h6h?h66?400?1?3c （5分） 則)(d?0.71?10m?c8500?400?0?得：（2）由 )?ln(c?25?200?1?s)ln()?5.16( 分） （5200?199 ）此時(shí)熱電偶吸收得總熱量為： （3133?)?0.110871?10(J)199?(?25Q?400cV(t?t)?8500?)?(0. 06 （5分），水在管內(nèi)，出口溫度為40，管內(nèi)徑

9、d20mm2水流過長為10m的直管，入口溫度為20 流速為2m/s，求對流換熱系數(shù)和平均管壁溫度。26/s，0.80510Pr=5.42，mK)已知：30水的物性為0.618W/(m3 。管內(nèi)紊流強(qiáng)制對流換熱關(guān)聯(lián)式為=4.17kJ/(kg995.7kg/mK),cp0.80.4。 PrReNu?0.023解：定性溫度 （1分） 302?t?(20?40)/fud0.80.4.40.80Pr?0.Nu?0.023Re023?(Pr)? （3 分） 020.2?4.00.8?258.42.023?(43?)5?06?100.805?Nu.43618?2580.2?)hW/m?K.?79854( （

10、2分） 02.0d 由熱量平衡得： ? （3分） th?dl(qct?t)?1mp1qc(t?t)c(t?t)2?ud1pm1p11?t?dlhhdl4 （ 則：2分） ?)t?(duct4170?.7?0.022?99511p410.?10?44?7985.4hl 設(shè)管壁平均溫度為t，則： (t?20)?(t?40)?10?.4?t （3分） t?20ln()t?40 解得：t43.4 （1分） 讀書破萬卷 下筆如有神 3兩塊平行放置灰體平板的表面黑度為0.8，溫度分別為t527及t27，板間21距遠(yuǎn)小于板的寬度與高度。試計(jì)算： （1）板1的本身輻射； （2）板1、2間的輻射換熱量； （3）對板1的投入輻射； （4）板1的反射輻射； （5）板1的有效輻射； （6）板2的有效輻射。 解：（1）板1的本身輻射： ?842? （2分） )W/?(527?273)m?18579.5E?E?0.85.67?10(11b （2）板1、2間的輻射換熱量： ?844E?E)800?10300?(5.6722bb1（ 3 分） )7(W/m?q?15176.2?1?12/0.8?11/1?/21 （3）對板1的投入輻射： ? 分） 由 消去J得： （2JJ?G?1?)q,E?G(121111111?E?q18579.5?15176.72211? （2分