《傳熱學(xué)B》期末考試試題及參考答案

1、吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院本科課程考試答案考試課程與試卷類型：傳熱學(xué)B B卷姓名:學(xué)年學(xué)期：1314-2學(xué)號：考試時間：2014-5-28班級:一、選擇題（每小題2分，共14分）1、下面材料中哪種材料的導(dǎo)熱系數(shù)最?。ǎ〢. 銅 B.鐵 C.瓷磚 D.硅藻土磚2、肋片高度增加，則肋效率（）A.增加 B.不變 C.減小D.先增加后減小3、 Fo與時間的關(guān)系是（）A.正比 B.反比 C.無關(guān) D.不確定4、Pr 1，貝U（）A.速度邊界層厚度大于熱邊界層厚度B.速度邊界層厚度等于熱邊界層厚度C.速度邊界層厚度小于熱邊界層厚度D.不確定5、下列哪個不是物性參數(shù)（ ）A. 導(dǎo)熱系數(shù)B.對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)C.

2、熱擴(kuò)散系數(shù)D.普朗特數(shù)6、下列那種說法錯誤（）A黑體輻射函數(shù)是個百分?jǐn)?shù)B. 黑體輻射函數(shù)值最大是1C. 波長為零時，黑體輻射函數(shù)也為零D. 黑體輻射函數(shù)與黑體溫度無關(guān)7、 大空間小物體輻射換熱過程中的輻射換熱量的大小與哪個物體的表面發(fā)射率有關(guān)？（）A.大空間 B.小物體 C.大空間和小物體D.不確定二、判斷題（每小題1分，共6分）1、傳熱系數(shù)和導(dǎo)熱系數(shù)單位相同。（X ）2、 tn w0是屬于第二類邊界條件。（V ）3、無限大平板的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中 與Bi、Fo和-有關(guān)。（V ）4、流體外掠平板過程的分析解法依據(jù)的控制方程有質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律和換熱微分方程。（V ）5、 有

3、限空間自然對流換熱中空間的幾何參數(shù)對換熱效果影響較小。（X ）6、黑體輻射力是定向輻射強度的 倍。（V ）三、實驗題（10分）1、穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料的導(dǎo)熱系數(shù)實驗中如何判定實驗工況達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)？實驗中 需要測試什么參數(shù)？實驗裝置中為什么要布置輔助加熱器？解：當(dāng)各點的溫度不再隨時間變化時實驗工況達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。3分實驗中需要測試加熱功率、試件熱面溫度、試件冷面溫度。3分布置輔助加熱器后可以實現(xiàn)沿試件厚度方向的一維導(dǎo)熱。4分四、簡答題（每小題5分，共20分）1、對于室內(nèi)安裝的暖氣設(shè)施，試說明從熱水至室內(nèi)空氣的熱量傳遞過程中，包含哪些傳熱環(huán) 節(jié)？答：熱水到管內(nèi)壁為對流傳熱，管內(nèi)壁到外壁為導(dǎo)熱，管外

4、壁到室內(nèi)為對流傳熱及輻射傳熱。2、寫出直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式，它是根據(jù)什么原理建立起來的？tttt?答:cxxyyzz能量守恒定律和傅里葉定律3、 試說明Bi數(shù)的物理意義，Bi -0和Bi各代表什么樣的換熱條件？答：Bi數(shù)表征固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與界面上換熱熱阻之比，Bi-0代表固體內(nèi)部溫度趨于一致,Bi c代表壁溫保持恒定的第一類邊界條件4、實際物體的發(fā)射率&與其吸收比a從影響因素上看有何區(qū)別？答：實際物體的發(fā)射率&取決于物質(zhì)種類、表面溫度和表面狀況，這表明發(fā)射率只與發(fā)射輻 射物體本身有關(guān)，不涉及外界條件。吸收比a除了受上述自身情況影響以外，還與投入輻射的特性有著密切關(guān)系，與投入輻

5、 射的波長分布及空間分布有關(guān)。五、計算題(每題10分，共50分)1、有兩塊同樣材料的平板 A及B , A的厚度為B的兩倍，從同一高溫爐中取出置于冷流體 中淬火。流體與各表面間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均可視為無限大。已經(jīng)板 B中心點的過余溫度下降則導(dǎo)熱系數(shù)入熱擴(kuò)散率a相同到初值的一半需要21min，問A板達(dá)到同樣的溫度工況需多少時間?設(shè)板B的半厚為則板A的半厚為2S板A中心點參數(shù)BiA2h1 =0mA = 1BiA0A2板B中心點參數(shù)BiBh-1 =0mB = 14分BiB0B2可推斷F OAF ob3分又Foaa a4 2Fob豊可得A4 b=421；=84min3分解：已知流體與兩板表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hx,

6、且板的材料相同,2、有一墻體表面溫度為400C，在其表面覆蓋兩層保溫層進(jìn)行保溫。 已知貼壁保溫層厚1cm, 導(dǎo)熱系數(shù)為0.2W/m.K，外側(cè)保溫層厚3cm,導(dǎo)熱系數(shù)為0.06 W/m.K。保溫層外表面與環(huán)境 之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為60 W/m2. K，環(huán)境溫度為15C。計算通過單位面積墻體產(chǎn)生的散熱損 失。解:解法 原題可轉(zhuǎn)化為兩層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱情況。已知t1=400C, 8=1cm,竝=3cm, ；1=0.22W/m.K ,力=0.06W/m.Kh=60 W/m2.C, tf=15C通過兩層平壁單位面積的導(dǎo)熱量為q -1(1)4分1 21 2全部導(dǎo)熱量通過對流傳熱散失到環(huán)境中，故q h(t3 t

7、f) (2)4分聯(lián)立兩式，得t3=26.3C q=679.4W/m22 分解法二：以墻體表面溫度與環(huán)境溫度作為溫差進(jìn)行考察，則有總熱阻r 丄1001003丄0.57m2.K/Wi2h0.20.0660400 150.57679.4W/m27 / 73、水以1.5m/s的平均速度流經(jīng)內(nèi)徑為16mm,長度為2m的直管。水入口溫度為20C，出口溫度為30C。假定管壁與水溫差小于中等溫差，且水被加熱。計算：（1）表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；（2） 管內(nèi)壁的平均溫度 水的物性參數(shù)如下:t/ Ccp106Prkg /m3J/(kg K)W/(m K)m2 / s20998.241830.5991.0067.023099

8、5.741740.6180.8055.42解:水的定性溫度 tf=25C,通過查表可得0.6085W/ (m.K),0.9055 10 6m2/s , Pr=6.22Re996.95kg/m3,Cp 4178.5J /(kg K)ud1.5 0.0160.9055 1042.65 10已知管壁與水小于中等溫差，又l/d125 60，流動滿足迪圖斯公式參數(shù)范圍(1) Nu 0.023 Re08 Prn，水被加熱，故 n 取 0.4Nu 0.023Re08 Pr0.40.023 (2.65 104)0.8 6.220.4 165.162h (Nu )/d(165.16 0.6085)/0.0166

9、281.2W/(m K)(2)水在管內(nèi)的吸熱量等于水與管壁內(nèi)表面的對流換熱量hA(tw tf) qmCp(tftf)將已知條件代入上式Cp ud24(tftf)h dltf41785 996.955 OX (30 20)44.9 c6281.2 4 24、實驗測得2500K鎢絲的法向光譜發(fā)射率如圖所示。設(shè)鎢絲表面為漫射表面，試計算：(1)輻射力；(2)發(fā)光效率。T/ m.KFb(0 )T/ m.KFb(0)10000.0003248000.6075313000.0043250000.634116000.0197252000.6579419000.0521054000.68033黑體輻射函數(shù)表解

10、：Jl/pnE20( )Eb d2( )Eb d 2Eb d0 bEbEb-1Eb(1)計算平均發(fā)射率1 Fb(0 2)2(1Fb(0 2)Eb d根據(jù)已知條件1T 2X10-6X 2500=5000rp.K，查得 Fb(0-2)=0.6341計算可得平均發(fā)射率=0.45 X.6341+0.1 X 1-0.6341) =0.322輻射力E= & b=0.322 5.67 10-82500)4=7.13 105W/m2(2) 取可見光的波長范圍為 0.38-0.76 pm，貝U 1T 950 m.K, 2T 1900 pm.K查得 Fb(0-0.38)=0.0003, Fb(0-0.76)=0.

11、0521可見光范圍內(nèi)發(fā)出的輻射能為EE(0.38 0.76) = (0.0521-0.0003) 0.45 5.67 10-82500)4=5.16 104 W/m2則發(fā)光效率為-=0.0727=7.27%5、有一小球，直徑為3cm，其表面溫度維持在1000K，表面發(fā)射率為0.6。將其置于直徑為 9cm,內(nèi)外表面發(fā)射率均為0.3的大球體內(nèi)，大球壁厚可忽略不計。將大球置于溫度為300K的房間內(nèi)。計算當(dāng)大球表面溫度恒定時，小球表面的熱損失。解： 已知 小球 di=3cm， a=0.6, Ti=1000K，大球d2=9cm, 2=0.3，房間 T3=300K設(shè)大球表面溫度為T2解法一: 根據(jù)題意，大

12、球內(nèi)表面與小球間的輻射傳熱量等于外表面與房間的輻射傳熱量。小球與大球之間的輻射傳熱量為(1)Eb1 Eb21,2 11 1 121A1AX1,22A2大球與房間的輻射傳熱量為2,32 A2 ( Eb2Eb3)(2)Eb1 Eb211 1121A1A1X 1,22A22A2(Eb2Eb3)上式中,A1= nd2= nX32=28.27cm2A2= n22= n92=254.47cm2X1,2=14=0.62=0.34-8442Eb1= T14=5.67 X08X0004=5.67 X04W/m2Eb3= T34=5.67 X0-8X3004=459.3W/m2解得Eb2=9530.43 W/m2或T2=640.3K小球表面熱損失1,22,3 =69.2