傳熱學(xué)第四版1

傳熱試卷一、判斷題（每題2分，共10分）1、如果在水冷壁的管子里結(jié)了一層水垢，其他條件不變，管壁溫度與無水垢時(shí)相比將提咼（V）2、 同名準(zhǔn)則數(shù)相等，兩種現(xiàn)象必相似。（X）3、 流體分別在較長的促管和習(xí)慣內(nèi)做強(qiáng)制紊流對(duì)流換熱，如果流速條件相等，則粗管內(nèi)換熱較大（V）4、 根據(jù)流體流動(dòng)的起因不同，把對(duì)流換熱分為層流換熱和湍流換熱（X）5、 沸騰的臨界熱流量q是從不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰過渡到穩(wěn)定膜態(tài)沸騰的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。（X）二、 簡(jiǎn)答題（每題8分，共40分）1、 簡(jiǎn)述導(dǎo)熱微分方程的三類定解條件答：第一類：規(guī)定了邊界上的溫度；第二類：規(guī)定了邊界上的熱流密度；第三類：規(guī)定了物體與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體的溫度tf。2、 試用簡(jiǎn)明語言說明邊界層的特點(diǎn)及引入邊界層的意義。答：特點(diǎn)1）流動(dòng)邊界層厚度6<<l2）有層流紊流，且紊流區(qū)有層流底層3）邊界層內(nèi)的速度梯度很大4）分為主流層區(qū)和邊界層去意義1）縮小研究區(qū)域2）簡(jiǎn)化微分方程3、 使用特征數(shù)方程時(shí)應(yīng)注意哪些問題答：（1）特征長度應(yīng)該按該準(zhǔn)則式規(guī)定的方式選?。?）特征速度應(yīng)該按規(guī)定方式計(jì)算（3）定性溫度應(yīng)該按該準(zhǔn)則式規(guī)定的方式選?。?）準(zhǔn)則方程不能任意推廣到得到該方程的實(shí)驗(yàn)參數(shù)的范圍以外。4、 簡(jiǎn)述沿?zé)嶝Q壁自然對(duì)流局部系數(shù)變化原因答：層流厚度增加，h減小；逐漸變?yōu)橥牧鳎琱增加；旺盛湍流h幾乎為常量5、 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱正規(guī)與非正規(guī)的區(qū)別在哪里？請(qǐng)用文字和數(shù)學(xué)語言描述答：正規(guī)溫度分布受熱邊界條件的影響,F>0,.2；非正規(guī)溫度分布受初始溫度分o布的影響,Fo<0.2三、 計(jì)算題（共50分）1、 （10分）一磚墻的表面積為12m2，厚為260mm,平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.5W/（m.K）。設(shè)面向室內(nèi)的表面溫度為25°C,而外表面溫度為-5°C,試確定次磚墻向外界散失的熱量。解：根據(jù)傅立葉定律有：At 25一（-）5①二九4一二1.5x12x 二2076.9W80.262、 （12分）某一瞬間，一無內(nèi)熱源的無限大平板中的溫度分布可以表示成t=cx2+c的形式，其中c、c為已知的常數(shù)，試確定：11212

(1)此時(shí)刻在x=0的表面處的熱流密度2)此時(shí)刻平板平均溫度隨時(shí)間的變化率，物性已知且為常數(shù)。解：色=解：色=2Cxdx1dtx=o dxx=0dtx=s dxx=8由能量平衡：pcApcA8竺=—q xAdi x=sT=pc8500T=pc8500x400=10.29x10—5mdT pcA5 13、(14分)一熱電偶熱接點(diǎn)可近似地看成為球形，初始溫度為25oC，后被置于溫度為200oC地氣流中。問欲使熱電偶的時(shí)間常數(shù)Tc=1s熱接點(diǎn)的直徑應(yīng)為多大?以知熱接點(diǎn)與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為35W/(m2-K)，熱接點(diǎn)的物性為：九=20W/(m-k)，c=400J/(kg-k)，p=8500kg/m3，如果氣流與熱接點(diǎn)之間還有輻射換熱，對(duì)所需的熱接點(diǎn)直徑有何影響?熱電偶引線的影響忽略不計(jì)。解：由于熱電偶的直徑很小，一般滿足集總參數(shù)法，時(shí)間常數(shù)為：chA驗(yàn)證Bi數(shù)是否滿足集總參數(shù)法九熱電偶的直徑：d=2R=2x3x10.29x10—5=驗(yàn)證Bi數(shù)是否滿足集總參數(shù)法九20故滿足集總參數(shù)法條件。T=若熱接點(diǎn)與氣流間存在輻射換熱，則總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)hT=加，由chA知，保持Tc不變，可使V/A增加，即熱接點(diǎn)直徑增加。4、（14分）、已知：一直管內(nèi)徑為2.5cm、長15m，水的質(zhì)量流量為0.5kg/s，入口水溫為10°C，管子除了入口處很短的一段距離外，其余部分每個(gè)截面上的壁溫都比當(dāng)?shù)仄骄疁馗?5Co求：水的出口溫度。并判斷此時(shí)的熱邊界條件。C，―1（'+1丄4二30C，解：假使出口水溫t"二50C,則定性溫度f2九=0.618W/(m-K),耳二801.5x10-6kg/(m-s),Pr=5.424x0.54x0.5x106Re=——= =31771>104—t—15、

wfC，Kdy 3.1416—t—15、

wfC，不考慮溫差修正，則Nuf=°.°23X317710.8X5-420.4=18°7,7Nu九180.7x0.618 ( “)h= f—= =4466.9W/m2-K丿d 0.025/①二血dl(t—t)=4466.9x3.1416x0.025x15x15二78.94kW1 wf另一方面，由水的進(jìn)口焓i'二42"04kJ/kg，出口i""209.3kJ/kg，得熱量("-iL0.5x