005傳熱學(xué)試題A

1、C.管內(nèi)加插入物增加流體擾動(dòng)D.采用導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料使導(dǎo)熱2005傳熱學(xué)試題A一、單項(xiàng)選擇題（在每小題的四個(gè)備選答案中選出一個(gè)正確答案，并將其號(hào)碼填在 題后的括號(hào)內(nèi)。每小題2分，共20分）1. 在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，決定物體內(nèi)溫度分布的是（B）A.導(dǎo)溫系數(shù)B.導(dǎo)熱系數(shù)C.傳熱系數(shù)D.密度2. 下列哪個(gè)準(zhǔn)則數(shù)反映了流體物性對(duì)對(duì)流換熱的影響？ （C）A.宙諾數(shù)B.雷利數(shù)C.普朗特?cái)?shù)D.努謝爾特?cái)?shù)3. （ D ）是在相同溫度條件下輻射能力最強(qiáng)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(shè)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(cè)結(jié)垢會(huì)使傳熱壁面的溫度（B）A.增加B.減小C.不變D.有時(shí)增加，有時(shí)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(dǎo)熱B.減小對(duì)流換熱C.減少對(duì)流與輻射換熱D.減少導(dǎo)熱與對(duì)流換熱7. 已知一順流布置換熱器的熱流體進(jìn)出口溫度分別為300° C和150。C,冷流體進(jìn)出口溫度分別為50° C和10（TC,則其對(duì)數(shù)平均溫差約為（B）A. 100 °C B. 124 °C C. 150 °C D. 225 °C8. 有一個(gè)由四個(gè)平面組成的四邊形長(zhǎng)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(zhǎng)的粗管和細(xì)管內(nèi)作強(qiáng)制湍流對(duì)流換熱，如果流速等條件相同（ C ）A.粗管和細(xì)管的九相同 B.粗管內(nèi)的九大C.細(xì)管內(nèi)的九大無(wú)法比較二、填空題（每小題 2 分，共 20 分）1 導(dǎo)熱微分方程式的

4、主要作用是確定o導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布（僅答“溫度分布”或“溫度場(chǎng)”、“導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度場(chǎng)” 可）2 導(dǎo)熱的第三類邊界條件是指已知 -物體表面與周?chē)橘|(zhì)之間的換熱情況3 影響對(duì)流換熱的主要因素有、和幾何 因素。流動(dòng)狀態(tài) 流動(dòng)起因 流體物性 流體相變情況4 一般來(lái)說(shuō)，順排管束的平均對(duì)流換熱系數(shù)要比叉排時(shí)。己知?jiǎng)tD.小或“低”5 凝結(jié)有珠狀凝結(jié)和膜狀凝結(jié)兩種形式，其中 比 換熱有較大的換熱強(qiáng)度，工程上常用的是 0珠狀凝結(jié) 膜狀凝結(jié) 膜狀凝結(jié)（次序不可顛倒）6某燃煤電站過(guò)熱器中，煙氣向管壁換熱的輻射換熱系數(shù)為20W/ （m,? K），對(duì)流 換熱系數(shù)為 40W/ （ m2-K） , 其復(fù)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(gè)特點(diǎn)：:口（ 1）對(duì)波長(zhǎng)有選擇性（2） 在整個(gè)容積中進(jìn)行。8. 己知某大平壁的厚度為15mm,材料導(dǎo)熱系數(shù)為0. i5W/（m K），壁面兩側(cè)的溫度差為 150°C, 則通過(guò)該平壁導(dǎo)熱的熱流密度為。1500W/m 29. 溫度邊界層越 , 則對(duì)流換熱系數(shù)越小，為了強(qiáng)化傳熱，應(yīng)使溫度邊界層越 越好。厚，薄10Pr （普朗特）準(zhǔn)則反映 的準(zhǔn)則，它表征了 的相對(duì)大小。三、名詞解釋（每小題 3 分，共 18 分）1. 溫度邊界溫 : 對(duì)流換熱時(shí)，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(cè)表面總的實(shí)際換熱雖與肋側(cè)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(duì)符號(hào)加以說(shuō)明才能算全對(duì)）3. 灰體：吸收率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體稱為灰體。4. 換熱器的效能：換熱器的實(shí)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(dǎo)熱：發(fā)生在非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)熱過(guò)程稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 或：物體中的溫度分布隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。6. 凝結(jié)換熱：蒸汽同低于其飽和溫度的冷壁面接觸時(shí)，蒸汽就會(huì)在壁面上發(fā)生凝結(jié) 過(guò)程成為流液體。四、簡(jiǎn)答題 (每小題 9 分，共 18 分)1. 用準(zhǔn)則方程式計(jì)算管內(nèi)紊流對(duì)流換熱系數(shù)時(shí)，為什么對(duì)短管需要進(jìn)行修正( 即

7、使用管長(zhǎng)修正系數(shù)進(jìn)行修正 ) 。(1) 在入口段，邊界層有一個(gè)形成的過(guò)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(zhǎng)度上可有波動(dòng)，但總體上在入曰段的換熱較強(qiáng) ( 管長(zhǎng)修正系數(shù)大于 l)o(3) 當(dāng) 1 /d>50( 或 60)時(shí)，短管的上述影響叩忽略不計(jì)。當(dāng) l/dv50( 或 60)時(shí)，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(guò)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(duì)于削弱輻射換熱具有顯著作用，如在兩個(gè)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(lái)的 1/2,若采用黑度 較小的 遮熱板，則效果更為顯著。3. 簡(jiǎn)述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本特點(diǎn)。.（1）隨著導(dǎo)熱過(guò)程的進(jìn)行，導(dǎo)熱體內(nèi)溫度不斷變化，好象溫度會(huì)從物體的一部分逐漸向另一部分轉(zhuǎn)播一樣，習(xí)慣上稱為導(dǎo)溫現(xiàn)象。這在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中是不存在的。（ 2）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程中導(dǎo)熱體日身參與吸熱（或放熱），即導(dǎo)熱體有儲(chǔ)熱現(xiàn)象，所以即使對(duì)通過(guò)平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來(lái)說(shuō)，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(dǎo)熱中通過(guò)各層的熱流 量是相等的。（3）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程

9、中的溫度梯度及兩側(cè)壁溫差遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。五、計(jì)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(dǎo) 熱 系數(shù)分別為0.8W/(m ? K)和0.5W/(m ? K),爐墻內(nèi)外側(cè)壁而溫度分別為 700° C和50° C, 試計(jì)算：(1) 該爐墻單位面積的熱損失；(2) 若以導(dǎo)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?fàn)t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(jì)算一 ？空氣橫掠管束換熱的空氣預(yù)熱器的對(duì)流換熱量。已知管束有25排，每排12根光管，管外徑25mm,管長(zhǎng)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(lái)流速度ut=4m/s.空氣進(jìn)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(guān)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(duì)氣體m=0,對(duì)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(dǎo)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(dǎo)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