傳熱學(xué)試題答案及考試分析

開卷120分鐘100分判斷哪些論斷是正確的，哪些是錯誤的，在A、B、C、D上劃“√〞或“〞。要求全劃，不劃不得分。每題4分?！?分〕1、ε=A、適用于漫灰外表B、當(dāng)與環(huán)境溫度平衡時適用于任何外表C、當(dāng)環(huán)境為黑體時適用于任何外表D、適用于任何外表〔答案：A〕2、對絕熱外表A、本身輻射=有效輻射B、有效輻射=投射輻射C、吸收輻射=本身輻射D、反射輻射=投射輻射〔答案：B〕相似準(zhǔn)那么1、寫出下述相似準(zhǔn)那么的定義式〔3分〕Bi=〔〕F0=()Gr=()Pr=()Re=()Nu=()St=()2、水平圓管與氣體自然對流放熱公式為〔3分〕Nu=0.13(Gr·Pr)1/3給以下比例關(guān)系中各物理量添上正確的冪次α～ｄ·△t·Cp·λ·μ()根本概念與公式圓管中的速度分布與溫度分布，寫出其斷面平均溫度的表達(dá)式〔3分〕(答案：，其中)2、一平板置于X-Z座標(biāo)下如圖。流體由左側(cè)橫向沖刷，寫出該座標(biāo)下平板邊界層的動量方程與能量方程〔4分〕xz〔答案：動量方程：；能量方程：〕3、寫出導(dǎo)熱問題第三類邊界條件的表達(dá)式，并在所用符號上打“√〞表示量，打“？〞表示未知量〔2分〕〔答案：，量：，，。未知量：〕4、圓管內(nèi)、外徑為d1，d2，內(nèi)壁熱流密度為q1，外壁熱流密度為q2，單位管長熱流為qL,給出q2與qL的因次及它們之間的關(guān)系式〔3分〕〔答案：，，〕根據(jù)下述提示簡述邊界層理論的五個主要內(nèi)容，、尺度，b、速度梯度，c、開展過程，d、整個流場分區(qū)情況，e、邊界層內(nèi)壓力分布特點，為什么邊界層理論有巨大實用價值？(8分)〔答案：a、邊界層的厚度很薄，故尺度很??；b、法向速度梯度很大，故粘滯力很大；c、邊界層流態(tài)分層流和紊流，紊流邊界層緊靠壁處仍將是層流，稱層流底層；d、流場可劃分為主流區(qū)和邊界層區(qū)，只有在邊界層內(nèi)才顯示流體粘性的影響。e、邊界層內(nèi)法向壓力恒定。邊界層理論的意義在于它把流場分為可用理想流體的歐拉方程描述的主流區(qū)和用粘性流體運動微分方程描述的邊界層，從而大大簡化了紊流的求解過程?！?、由小到大排列下述放熱系數(shù)〔2分〕室外空氣與墻放熱水蒸汽珠狀凝結(jié)過熱水蒸汽在管內(nèi)強迫流動被繼續(xù)加熱油箱內(nèi)油被壁面加熱水箱內(nèi)水被壁面冷卻水蒸汽膜狀凝結(jié)〔答案：〕7、節(jié)點劃分如圖，間距為=，周圍流體溫度為tf，放熱系數(shù)為，物體導(dǎo)熱系數(shù)為，寫出穩(wěn)定導(dǎo)熱時，節(jié)點1的有限差分節(jié)點方程〔5分〕〔答案：〕流體橫掠平板邊界層如圖。1-1為邊界層外不遠(yuǎn)處一平行面。邊界層內(nèi)速度分布為求流出1-1面的流量V及x0點的局部摩擦系數(shù)Cfx。〔12分〕〔答案：eq\o\ac(○,1)由時，可先求得邊界層厚度為：eq\o\ac(○,2)由質(zhì)量守恒有：，故可求出：。eq\o\ac(○,3)又有和，就可推出局部摩擦系數(shù)的公式：和平均摩擦系數(shù)公式：，因此，點的局部摩擦系數(shù)為：〕用100℃飽和水蒸汽通過一換熱器加熱20°的水。水蒸汽溫度不變，水的出口溫度為60℃。假設(shè)將水的流量加大一倍，其它條件均不變。求此時水的出口溫度。〔11分〕〔答案：采用法：因為換熱器有一側(cè)是凝結(jié)工況，故有于是得到：，且，故當(dāng)流量加大一倍，減為原來的。于是有方程組：，解得：〕m，高為，上下圓面積之間的角系數(shù),假設(shè)下底面F1溫度為T1=500K,黑度ε1，側(cè)面F2絕熱，頂面F3敞口，容器外為絕對溫度為300K的黑體空間，求容器通過3面向外輻射的熱流及2外表的溫度?！?8分〕〔答案：eq\o\ac(○,1)；；；；；；；。故容器通過3面向外輻射的熱流為：。eq\o\ac(○,2)；；〕七、工程上常用平壁公式近似計算圓管壁導(dǎo)熱問題。假設(shè)圓管內(nèi)、外徑為d1與d2，求，當(dāng)把圓管看成是厚度為，面積為的平壁時，計算出的導(dǎo)熱量與準(zhǔn)確值相比的相對誤差公式ε=f，并填寫下表0.250.50.751ε〔15.524%〕〔3.972%〕〔0.689%〕〔0%〕注：〔18分〕〔答案：按平壁計算所得熱阻值為：，可得：而熱阻的準(zhǔn)確值為：，于是相對誤差公式為：〕七、無限大平壁兩側(cè)被20℃流體冷卻，已進(jìn)入正常情況階段。今測得8點鐘時外表溫度為35℃，中心溫度為50℃，9點鐘時外表溫度為25℃。求1)9點鐘時中心溫度為多少？2)9點半鐘時中心溫度為多少？〔18分〕〔答案：eq\o\ac(○,1)因為當(dāng)后，物體過余溫度的對數(shù)值隨時間按線性規(guī)律變化，即是所謂正常情況階段。此時有如下公式：，其中為常