2007級《傳熱學》考試題(A卷,2010[1].1)參考答案

1、E卷20042010學年第1學期題號二三四五七八九十總分得分開課學院：考日期：2010.1考試方式：廣開卷金閉卷其他考試時間：120分鐘一、填空題(每小題2分，本大題共20分)1. 導熱的第二類邊界條件是指已知邊界上任意時刻的熱流密度值;導熱的第三類邊界條件是指已知邊界周圍流體的溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。2. 描述導熱物體內(nèi)部溫度扯平能力的物性量叫熱擴散率或導溫系數(shù)；其定義式為a=X/pcop3. 流體剛流入恒壁溫的管道作層流換熱時，其局部對流換熱系數(shù)沿管長減塵，這是因為熱邊界層厚度沿管長增加。4. 影響對流傳熱的因素有流體流動的起因、流體有無相變、流體的流動狀態(tài)、換熱表面的幾何因素和流體的物理性質(zhì)

2、。5. 蒸汽與溫度低于飽和溫度的壁面接觸時，有膜狀凝結禾珠狀凝結兩種不同的凝結形式，產(chǎn)生不同凝結形式的原因是由于凝結液與固體壁面潤濕性的不同。6. 氣體輻射具有兩個特點：(1)對波長有選擇性;(2)在整個容積中進行。7. 普朗克定律揭示了黑體輻射能按波長分布的規(guī)律;蘭貝特定律揭示了黑體輻射能按空間方向的分布規(guī)律。8. 臨界熱絢緣層直徑的定義式為d=2M,其意義為歸d時對流與導熱熱阻之和最e¥-小，散熱量最大。9. 某燃煤電站鍋爐過熱器中，煙氣向管壁換熱的輻射換熱系數(shù)為20W/(m2.K),對流換熱系數(shù)為40W/(m2.K),其復合換熱的熱阻為0.01667(m2.K)/W。10. 某

3、換熱器剛裝時傳熱系數(shù)為10W/(m2.K),運行一年后因結垢傳熱系數(shù)降為8W/(m2.K),這時，污垢熱阻為0.005(m2.K)/W。重慶大學試卷教務處06版第1頁共4頁二、選擇題（每小題1分，本大題共10分）在每小題列出的四個選項中只有一個選項是符合題目要求的，請將最合適的選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。1. 在鍋爐的爐墻中：煙氣f內(nèi)壁f外壁f大氣的傳熱順序是：（A）命題人：吳雙應A. 輻射換熱，導熱，復合換熱B.導熱，對流換熱，輻射換熱C.對流換熱，復合換熱，導熱D.復合換熱，對流換熱，導熱2. 由表面1和表面2組成的封閉系統(tǒng)中，角系數(shù)X,2和的關系為：（C）A.等于B.小于C.可能大于、

4、等于、小于D.大于3. 下列參數(shù)中屬于物性參數(shù)的是（B）。A.傳熱系數(shù)B.導熱系數(shù)C.換熱系數(shù)D.角系數(shù)組題人：吳雙應4. 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.減少對流換熱C.減少對流與輻射換熱D.減少導熱與對流換熱5. 大空間自然對流的換熱準則關系式N%c（GrPr）n中不出現(xiàn)Re數(shù)，試問下述四種解釋哪一種是正確的？（B）A.不考慮粘性力的影響B(tài).不考慮慣性力的影響C.Re是待定準則D.此時沒有流速分布審題人：6. 沸騰的臨界熱流密度是（C）。A. 從過冷沸騰過渡到飽和沸騰的轉折點處熱流密度B. 從自由流動過渡到核態(tài)沸騰的轉折點處熱流密度C. 從核態(tài)沸騰過渡到膜態(tài)

5、沸騰的轉折點處熱流密度D. 從不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰過渡到穩(wěn)定膜態(tài)沸騰的轉折點處熱流密度7. 影響物體表面黑度的主要因素是（A）。命題時間：A.物質(zhì)種類、表面溫度、表面狀況B.表面溫度、表面狀況、輻射強度C.物質(zhì)種類、表面溫度、表面顏色D.表面顏色、表面溫度、表面光潔度8. 下述哪種手段對提高對流換熱系數(shù)無效？（B）A.提高流速B增大管徑C.采用入口段效應D.采用導熱系數(shù)大的流體2009.129. 當采用加肋片的方法增強傳熱時，最有效的方法是將肋片加在哪一側？（B）A.換熱系數(shù)較大的一側B.換熱系數(shù)較小的一側C.流體溫度較高的一側D.流體溫度較低的一側10. 對于某平壁換熱，已知其左側的換熱熱阻大于右

6、側的換熱熱阻，則該平壁的溫度接近（B）的流體溫度。A.左側B.右側C.左右兩側的平均溫度D.無法確定三、簡答題（每小題6分，本大題共24分）1. 如下圖示出了常物性、有均勻內(nèi)熱源d、二維穩(wěn)態(tài)導熱問題局部邊界區(qū)域的網(wǎng)絡配置，試用熱平衡法建立節(jié)點0的有限差分方程式（設材料導熱系數(shù)為久，結果不需化簡）。aAxttaAft、Aft九a9-+九Axt9-+九Ay-49-+2AyAyAx九.乂匚匕+心+心（_t）+-Ax-Ay-（t）=O2Ax2«o42. 一塊厚度為25（VOS5）的大平板，與溫度為的流體處于熱平衡。當時間Q0時，左側流體溫度升高并保持為恒定溫度牛。假定平板兩側表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同

7、，當Bi=hd/O0t,試確定達到新的穩(wěn)態(tài)時平板中心及兩側表面的溫度，畫出相應的板內(nèi)及流體側溫度分布的示意性曲線。（3分）1答：Bi=h3/Xf0時，內(nèi)熱阻0,ttt（2t+1）=1.5wlw2c2fff（3分）3. 試寫出如下圖示的常物性、不可壓縮流體、無內(nèi)熱源的二維平板穩(wěn)態(tài)對流傳熱層重慶大學試卷教務處06版第3頁共4頁流邊界層的微分方程組及邊界條件。色+空=0dxdy解：邊界層方程:dudv1dp02%<U+V+Vdxdypdxdy（4分）邊界條件為:dtu+vdxduy=0,u=Q,v=0,t=yToo,u=u,t=tcoco（2分）4.請簡述玻璃溫室保暖的原理。答：玻璃對熱輻射有

8、選擇性透射的特性，對太陽短波輻射的透射率較大，而對室內(nèi)物體的長波輻射基本不透射，故有溫室效應。四、計算題（本大題共46分）1.一塊大平板，厚度滬5cm,有內(nèi)熱源（J）,平板中的一維穩(wěn)態(tài)溫度分布為t=b+cx2,式中，Z?=200°C,c=-200°C/m2。假定平板的導熱系數(shù)啟50W/（m.K）,試確定：（15分）（1）平板中內(nèi)熱源e之值；（2）若0和若5邊界處的熱流密度。解：（1）常物性、有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導熱微分方程式為：公+仝=0dx2X/72/貝Ij：d)=-X一=2c九=2x(200)x50=2x104(W/ms)(5分)dx2(2) 根據(jù)傅里葉定律和給定的平板溫

9、度分布，可得：qx=0“dt九dxx=0則x=0處絕熱;(5分)x=8adtdx=-2cX6=-2x(-200)x50x5x10-2=103(W/m)x=8(5分)2. 有一圓筒形封閉空腔，如下圖示，表面1溫度斤二550K,發(fā)射率竹二0.8,表面2溫度T2=300K,發(fā)射率*2=0.4,圓柱面3為絕熱表面，角系數(shù)廠0.308。求：(15分)(1) 表面1的凈輻射換熱量；(2) 絕熱面3的溫度。解：AA二兀x0.32=0.09k?4二兀x0.6x0.3=0.18k123重慶大學試卷教務處06版第4頁共4頁=xX0.18710.09兀x0.308=0.616,X=10.616=0.3841-0.8

10、0.8x0.09兀0.36兀0.4x0.09兀0.06兀1-0.41828.90.09兀x0.384710.09兀x0.61671（氣+R)/R2,37116717128.918x2=4.19x102(W)（9分）5.67x(5.54-34)h+160.360.06(2)J=ER=5.67x5.544.19x102x=4.82x103(W/m2)1 bl110.36兀1J=E+QR=5.67x34+4.19x102x=2.68x103(W/m2)2 bl120.06兀11J=_(J+丿)=(4.82x103+2.68x103)=3.755x103(W/%2)3 2122J=E3b3則:3.75

11、5x1035.67x10-8二507.3(K)（6分）3. 某汽水換熱器如下圖示，壓力為0.361MPa（r=140°C）的飽和蒸氣在管外凝結（凝結換熱熱阻忽略不計）。冷卻水在一個由黃鋪制成的盤管內(nèi)流動，流速為0.8m/s,黃銅管外徑為18mm,壁厚1.5mm,管壁導熱熱阻忽略不計，盤管的彎曲半徑為90mmo冷水進換熱器時的溫度為25°C,加熱到95°C。試求所需的傳熱面積及盤管長度。不計管內(nèi)入口段效應修正及溫差修正。（16分）注：（1）管內(nèi)紊流強制對流換熱實驗關聯(lián)式為：Nu=0.023RePr«（流體被加熱n=0.4；流體被冷卻n=0.3）；ff（2）

12、60°C時水的物性:p=983.1kg/m3,c=4.179kJ/（kg.K）,A=65.9xlO-2W/（m.K）,v=0.478xl0-6m2/s,Pr=2.99；Q、3（3）彎管修正系數(shù)：c=1+10.3-。RRJm解：(1)求管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)11定性溫度：t=O'+L)=(25+95)=60(°C)/2ii2查物性：p=983.1kg/m3,c=4.179kJ/(kg.K),A=65.9xlO-2W/(m.K),v=0.478x10-6m2/s?Pr=2.99cud0.8x0.015小廠“血斗士任Re=2.51x104>104,貝為紊流。v0.478x10-6=l+10.3(TR)=1+10.3可90丿=1.05Nu=0.023Re°-8Pr°-4c/r=0.023x(2.5lxlO4)o.8x2.99o.4x1.05=124h=%124=5.45x103凹/(加K)(6分)id0.015i(2) 傳熱量兀兀二p%一d2弋J')=983.1x0.8xx0.0152x4179x(9525)=4.07x104(W)4/pii4(3分)(3) 對數(shù)平均溫差Atmi14