傳熱學(xué)模擬題及參考答案_第1頁
傳熱學(xué)模擬題及參考答案_第2頁
傳熱學(xué)模擬題及參考答案_第3頁
傳熱學(xué)模擬題及參考答案_第4頁
傳熱學(xué)模擬題及參考答案_第5頁
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文檔簡介

傳熱學(xué)課程試卷(A卷)題號一二三四總分得分一、填空題(本大題共14分,每題2分)1.導(dǎo)溫系數(shù)又稱熱擴(kuò)散率、它表征了物體內(nèi)部各部分溫度趨于均勻一致的能力(或材料傳播溫度變化的能力。2,對同一種工質(zhì),自然對流換熱系數(shù)h自、強(qiáng)制對流換熱系數(shù)h強(qiáng)和沸騰換熱系數(shù)h沸的大小關(guān)系為:_h_且<h強(qiáng)<h.。.半徑為R的半球內(nèi)表面和圓底面組成封閉系統(tǒng),則半球內(nèi)表面對圓底面的角系數(shù)X2,i=1/2。.定向輻射強(qiáng)度是指單位時間,單位可見輻射面積,單位立體角內(nèi)的輻射能量。.從換熱表面的結(jié)構(gòu)而言,強(qiáng)化凝結(jié)換熱的基本思想是盡量減薄粘滯在換熱表面上的液膜厚度;強(qiáng)化沸騰換熱的基本思想是盡量增加換熱表面上的汽化核心數(shù)。.已知爐墻表面與空氣的對流換熱系數(shù)為hc,輻射換熱系數(shù)為hr,則其單位面積復(fù)合換熱熱阻為1/(hc+hr)。.圓管的臨界熱絕緣直徑dcri的計算式為dcri=22/h.其物理意義為當(dāng)d=dcri時對流與導(dǎo)熱熱阻之和最小,散熱量最大。二、選擇題(本大題共16分,每小題2分)在每題列出的四個選項中只有一個選項正確,請將正確選項前的字母填在題后的括號內(nèi)。.公式qKt稱為(D)。A.傅里葉定律B.牛頓冷卻公式C.熱平衡方程D.傳熱方程式.物體表面黑度不受下述(D)條件的影響。A.物質(zhì)種類B.表面溫度C.表面狀況D.表面位置.某熱力管道采用兩種導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫材料進(jìn)行保溫,為了達(dá)到較好的保溫效果,應(yīng)將哪種材料放在內(nèi)層?(B)A.導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料B.導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料C.任選一種即可D.無法確定4,下列各參數(shù)中,屬于物性參數(shù)的是(C)。A.傳熱系數(shù)B.吸收率C.普朗特數(shù)D.對流換熱系數(shù).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.減少對流換熱C.減少對流與輻射換熱D.減少導(dǎo)熱與對流換熱.沸騰的臨界熱流密度qcri是(C)。A.從過冷沸騰過渡到飽和沸騰的轉(zhuǎn)折點B.從自然對流過渡到核態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點C.從核態(tài)沸騰過渡到膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點D.從不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰過渡到穩(wěn)定膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點.下述哪種手段對提高管內(nèi)強(qiáng)制對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)無效?(B)A.提高流速B.增大管徑C.采用入口段效應(yīng)D.采用導(dǎo)熱系數(shù)大的流體.導(dǎo)熱問題的第二類邊界條件是(C)A.已知物體邊界上的溫度分布B.已知物體表面與周圍介質(zhì)之間的換熱情況C.已知物體邊界上的熱流密度D.已知物體邊界上流體的溫度與流速三、簡答題(本大題共25分).說明以下兩式所描述的物理現(xiàn)象:(4分)?d2t(1)二一0;dxct/2t2t(2a(22)xy答:(1)式描述的物理現(xiàn)象是:常物性有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程;(2分)(2)式描述的物理現(xiàn)象是:常物性無內(nèi)熱源的二維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程。(2分).試寫出在均勻網(wǎng)格條件下無內(nèi)熱源常物性物體穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時絕熱邊界面上節(jié)點(i,j)的節(jié)點方程式。(5分)ti1,jt,jXti,j1ti,jXti,j1ti,jTOC\o"1-5"\h\zy0x2y2y(4分)整理得:ti,j1ti,j12ti1,j4ti,j0(1分).當(dāng)把一杯水倒在一塊赤熱的鐵板上時,板面上立即會產(chǎn)生許多跳動著的小水滴,而且可以維持相當(dāng)一段時間而不被汽化掉。試從傳熱學(xué)的觀點來解釋這一現(xiàn)象(即Leidenfrost現(xiàn)象),并從沸騰換熱曲線上找出開始形成這一狀態(tài)的點。(5分)答:此時在赤熱的表面上形成了穩(wěn)定的膜態(tài)沸騰,小水滴在汽膜上蒸發(fā),被上升的蒸氣帶動,形成跳動(3分),在沸騰曲線上相應(yīng)于qmin的點即為開始形成Leidenfrost現(xiàn)象的點(2分).已知在短波(K1pm)范圍內(nèi),木板和鋁板的光譜吸收比分別為以卜科L且axW弭%在長波范圍內(nèi)則相反。當(dāng)木板和鋁板同時長時間地放在陽光下時,鋁板溫度比木板高。試解釋這種現(xiàn)象。(6分)答:在短波(*1pm)范圍內(nèi),a木板(入)<a鋁板(入),在陽光下鋁吸收的太陽能比木板多(2分)。對長波(紅外線)范圍內(nèi),a木板(?)>a鋁板(N,e木板(力<8鋁板(N,鋁與周圍物體進(jìn)行輻射傳熱時,輻射散熱比木板少,所以在陽光下鋁板溫度高(4分)。.粘性大的流體一般Pr數(shù)也較大,由特征數(shù)關(guān)聯(lián)式NucRemPrn(m0,n0)得,Pr數(shù)越大,Nu數(shù)越大,h也越大,即粘性大的流體對流換熱系數(shù)越高。這句話對嗎?為什么?(5分)答:不對(1分)。",PH,但ReJ(2分),NucRemPrnc(%)m(—)nnm,由a于n<m,n-m為負(fù)值,所以",hj(2分)。四、計算題(本大題共45分,每題15分)1.用熱電偶測量氣流溫度時,通常熱電偶接點可近似看成一個圓球體。已知氣流與熱電偶接點的h=400W/(m2?K),熱電偶材料物性數(shù)據(jù)為c=400J/(kg?K),-8500kg/m3。熱電偶接點的時間常數(shù)為p=1s,試確定:(1)熱電偶接點的直徑D;(2)如果把初溫為t0=25C的熱電偶放在溫度為卜=200C的氣流中,問當(dāng)熱電偶顯示溫度為t=199C時,其需要經(jīng)歷多少時間?(3)此時熱電偶吸收的總熱量。解:(1)由時間常數(shù)的定義得:cVcRchA3hcd解:(1)由時間常數(shù)的定義得:cVcRchA3hcd6h6hcc640085004000.71103(m)(5分)”(,)得:(5分)(5分)1ln()5.16(s)199200(3)此時熱電偶吸收得總熱量為:QcV(tt0)85004001__33___QcV(tt0)8500400(0.7110)(19925)0.1108(J)6(5分).水流過長為10m的直管,入口溫度為20C,出口溫度為40C,管內(nèi)徑d=20mm水在管內(nèi)流速為2m/s,求對流換熱系數(shù)和平均管壁溫度。已知:30c水的物性為人=0.618W/(m?K),0.805X106的$,Pr=5.42,p=995.7kg/m3995.7kg/m3,cp=4.17kJ/(kg?K)。管內(nèi)紊流強(qiáng)制對流換熱關(guān)聯(lián)式為0.80.4Nu0.023RePr。解:定性溫度tf解:定性溫度tf(2040)/230c(1分)Nu0.023Re08Nu0.023Re08P”40.023(ud)0.8Pr0.40.02320.020.80.4(6)5.42258.430.80510(3分),Nuhd由熱量平衡得:0.618258.430.027985.4(W/m2K)(2分)0.02320.020.80.4(6)5.42258.430.80510(3分),Nuhd由熱量平衡得:0.618258.430.027985.4(W/m2K)(2分)qmcp(t1'‘t1')hdl(3分)tqmcp(t1'‘t」)則:hdlducp(t1''t/)d2u40.0224hlcp(t1''t「)

hdl995.74170“10.447985.410(2分)設(shè)管壁平均溫度為t,則:(t20)(t40)lnd2°)

t4010.4(3分)(1分)解得:(1分).兩塊平行放置灰體平板的表面黑度為0.8,溫度分別為ti=527C及t2=27C,板間距遠(yuǎn)小于板的寬度與高度。試計算:(1)板1的本身輻射;(2)板1、2間的輻射換熱量;(3)對板1的投入輻射;(4)板1的反射輻射;(5)板1的有效輻射;(6)板2的有效輻射。解:(1)板1的本身輻射:E1Eb10.85.67108(527273)418579.5(W/m2)(2分)(2)板1、2間的輻射換熱量:-Eb1Eb25.67108(8004上615176.73后)(3分)1/11/212/0.81(3)對板1的投入輻射:由3G1q12,J1E1G1(11)消去J1得:(2分)G1E1G1E1q

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