2006-2007學年第一學期傳熱學

1、4/4平頂山工學院20207學年第一學期期末考試傳熱學試題（A卷)供 熱動、建環(huán)專業(yè) 14/2/3/4,0724041/2/4班使用 27年元月一、判斷題（每題1分，共0分）：、一個給定的導熱過程,其完整的數學描寫應包括導熱微分方程和邊界條件。 （ ）、在氣體中,導熱是氣體分子不規(guī)則熱運動時相互作用或碰撞的結果。 ( ）3、瞬態(tài)導熱過程必然伴隨著物體的加熱或冷卻過程。 （ )、一般工業(yè)設備的沸騰換熱都是在膜態(tài)沸騰下進行的. （）、管內受迫對流換熱中,常物性流體在熱充分發(fā)展段的表面?zhèn)鳠嵯禂当３植蛔? （ )6、自然對流紊流的表面?zhèn)鳠嵯禂蹬c定型尺寸無關。 ( ）7、兩個不同溫度的等溫面或兩條不同溫

2、度的等溫線絕不會彼此相交。 ( )8、一般情況下水平圓管外的凝結換熱不會出現紊流。 ( )9、彼此相似的現象,它們的同名相似準則必定相等。 （ ）10、黑體輻射在空間的分布遵循普朗克定律。 （)二、填空題(每題2分,共2分）：1、流體流過彎曲管或螺旋管時,對流換熱系數會_，這是由于_。2、描述導熱物體內部溫度扯平能力的物性量叫_,它的定義式是_。、黑體輻射的角系數具有三個性質,它們是相對性、_、_。、確定導熱微分方程的定解條件中有邊界條件，常用的有三種:第一類邊界條件為_，第二類邊界條件為_，第三類邊界條件為已知邊界周圍流體的溫度和表面?zhèn)鳠嵯禂怠?、為了減小熱損失，一蒸汽管道外包有兩層隔熱保溫

3、層，從材料利用的經濟性出發(fā)，導熱系數小的材料應設置在_（內側還是外側)。6、對于一個傳熱過程，常常在表面?zhèn)鳠嵯禂担ㄝ^大或較?。┑囊粋?，采用肋壁的形式。肋片效率是指_。、將一碗熱稀飯置于一盆涼水中冷卻。使稀飯涼得更快一些，下列哪種方法最好？_攪伴碗中的稀飯； 攪伴盆中的涼水; 、凝結換熱根據凝結液與壁面浸潤情況的不同,分為_與_，其他條件相同時,_的表面?zhèn)鳠嵯禂颠h高于_9、宇宙空間可近似的看作0的真空空間。一航天器在太空中飛行，其外表面平均溫度為250K，表面發(fā)射率為。7，則航天器單位表面上的換熱量是_.0、在一定的冷、熱流體進出口溫度下，換熱器不同的流動型式中,_的對數平均溫差最大，_最小。三

4、、簡答題（每題5分，共30分）：1、夏季在維持的室內工作，穿單衣感到舒適,而冬季在保持22的室內工作時，卻必須穿絨衣才覺得舒服。試從傳熱的觀點分析原因。2、在對流溫度差大小相同的條件下，在夏季和冬季,屋頂天花板內表面的自然對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂凳欠裣嗤?為什么?3、請分析遮熱板的原理及其在削弱輻射換熱中的作用.4、寫出傅里葉定律的一般表達式，并說明式中各量和符號的物理意義？、試分析室內暖氣片的散熱過程，各環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？（以暖氣片管內走熱水為例）6、簡述Nu、i、的物理意義四、計算題（共40分）:1、一外徑為0。m，壁厚為5m的圓管，長為5，外表面平均溫度為0。20的空氣在管外橫向掠過,

5、表面?zhèn)鳠嵯禂禐?W/(2K)。入口溫度為的水以。1m/s的平均速度在管內流動。如果過程處于穩(wěn)態(tài)，試確定管外空氣與管子之間的對流換熱量以及水的出口溫度。水的比定壓熱容為4184/（kgK），密度為80kg/m3。（12分）2、由三層材料組成的加熱爐爐墻。第一層為耐火磚。第二層為硅藻土絕熱層,第三層為紅磚，各層的厚度及導熱系數分別為d1=240mm,1。0W/（m)， 2=5mm, =015/(m）,d3=11m， ./（m）。爐墻內側耐火磚的表面溫度為1000。爐墻外側紅磚的表面溫度為6。試計算硅藻土層的平均溫度及通過爐墻的導熱熱流密度。（1分）3、兩塊平行放置的平板平面發(fā)射率均為0.6,其板間

6、距遠小于板的寬度和高度,且兩表面溫度分別為427，27.試確定:(1）板1的自身輻射；（2）板1、2間的輻射熱流密度q1,;(3）板1的有效輻射；(4）板2的有效輻射；（5)對板的投入輻射；（6)板1的反射輻射。（15分)一、判斷題（每題1分,共10分)1、 2、 3、4、 6、 、8、0、二、填空題（每題2分，共2分)增大、流場中引起二次環(huán)流而強化換熱；2、熱擴散率,3、完整性、分解性（可加性）4、已知邊界面上任意時刻的溫度值、已知邊界面上任意時刻的熱流密度值。、內側6、小、肋片的實際散熱量與假定整個肋片都處在肋基溫度時的理想散熱量的比值。7、8、珠狀凝結、膜狀凝結(二者可顛倒位置)、珠狀凝

7、結、膜狀凝結9、155w/21、逆流、順流三、簡答題（每題5分,共30分)1、答：首先，冬季和夏季的最大區(qū)別是室外溫度的不同（分）。夏季室外溫度比室內氣溫高,因此通過墻壁的熱量傳遞方向是出室外傳向室內。而冬季室外氣溫比室內低，通過墻壁的熱量傳遞方向是由室內傳向室外。因此冬季和夏季墻壁內表面溫度不同，夏季高而冬季低(2分）。因此，盡管冬季室內溫度(2）比夏季略高(），但人體在冬季通過輻射與墻壁的散熱比夏季高很多。而人體對冷感的感受主要是散熱量,在冬季散熱量大，因此要穿厚一些的絨衣（分）。2、答:冬季和夏季墻壁內表面溫度不同，夏季高而冬季低（1分)。在夏季室內空氣溫度低于屋頂天花板的溫度，tf w

8、 , 在冬季夏季室內空氣溫度高于屋頂天花板的溫度 ,tf tw （1分）。因此夏季屋頂天花板內表面的自然對流換熱為熱面朝下（或冷面朝上）(1分），而冬季為冷面朝下（或熱面朝上）(分)，因此兩者自然對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂挡幌嗤?夏季自流對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂档陀诙?分)。 3、答:（） 遮熱板是在輻射換熱表面之間插入金屬（或固體）薄板，其原理是，遮熱板的存在增大了系統中的輻射換熱熱阻，使輻射過程的總熱阻增大，系統發(fā)射率減少,使輻射換熱量減少(分）。 (2)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一塊同發(fā)射率的遮熱板,可使輻射換熱量減少為原來的1/,若采用發(fā)射率較小的遮熱板，

9、則效果更為顯著（分）。4、答：傅里葉的一般表達式為:（2分）。其中：q是熱流密度矢量；為導熱系數,它表示物質導熱本領的大?。籫radt是空間某點的溫度梯度；n是通過該點的等溫線上的法向單位矢量，指向溫度升高的方向，“號表示熱量沿溫度降低的方向傳遞。（3分）5、答：熱水管子內壁：對流換熱（1.分）；管子內壁管子外壁:導熱（1。5分);管子外壁室內環(huán)境：對流換熱和輻射換熱（2分)6、答:Nu：表征壁面法向無量綱過余溫度梯度的大小，反映對流換熱的強弱。(2分)B：固體內部導熱熱阻與其界面上的換熱熱阻之比.（1分)Gr：表征自然對流換熱中浮升力與粘滯力的相對大小，表示自然對流流態(tài)對換熱的影響。（分）四、計算題(共40分）：1答：（1)管外空氣與管子之間的對流換熱量： (6分)（2）由于過程處于穩(wěn)態(tài)，管外空氣所加的熱量由管內水帶走，因此， 其中c為管內流通截面