【2017年整理】哈工程核学院传热期末试卷答案.doc

一　填空题(每空1分，共20分) 1、（ 温度差 ）是热量传递的推动力，（ 浓度差 ）是质量传递的推动力。 2、黑体辐射力由（ 斯蒂芬-波尔兹曼 ）定律确定，黑体辐射能量按波长的分布服从（ 普朗克 ）定律，按空间方向的分布服从（ 兰贝特 ）定律。 3、热量传递的三方式： ） 5、传热学中导热问题三种类型的边界条件的数学表达式分别是第一类（）、第二类（ ）、第三类（） 6、换热器计算中对数平均温差表达式为（ ） 7、已知：水以1.2m/s平均速度流入内径为20mm的长直管。（1）管子壁温为75℃，水从20℃加热到70℃；（2）管子壁温为15℃，水从70℃冷却到20℃。水在45℃时的运动粘度为0.675×10-6m2/s,普朗特数为3.952。求两种情况下的努赛尔数（1）加热（ 174.3 ）（2）冷却（ 151.9 ） 8、9、试绘制大容积饱和沸腾曲线并每个阶段的 试用简明的语言说明强化单相强制对流传热、核态沸腾及膜状凝结的基本思想。Nu、Pr的定义并简述它们的物理意义。Nu数与Bi数有什么区别？, 代表了绝热工况，你是否赞同这一观点,为什么? 无量纲温度梯度，是流动边界层与热边界层的相对大小。毕渥数反应了导热阻力与表面对流传热阻力之比。不赞同，毕渥数趋于无穷并不代表绝热工况，只是代表导热阻力相对表面对流传热阻力比较大。 6、在实验研究对流换热问题时，通常通过实验方法获得管内对流换热系数，再与相应的实验关联式进行比较，以确定实验测量系统的可靠性。问，在不破坏管内流动的情况下，通过实验方法获得某金属圆管管内对流换热系数，需要测量哪些参数，并给出对流换热系数的计算步骤。 需要测得流量、加热段管长、管内径、加热功率以及进出口流体温度和管壁温度，有加热功率和几何尺寸，计算出热流密度，然后管壁平均温度和进出口平均水温，计算换热系数。 7、某人在海边溺水，被游人发现，直接将其拖到岸上且未采取其他措施，试从传热学角度分析这种行为对溺水者的影响。 溺水者身上有水，到岸上后会蒸发，导致体表温度降低，尤其是冬季，气温较低的情况下，水的导热系数较空气要高，更容易丧失体内热量，如果夏季，阳光照射情况下稍好一些。 8、试论述家庭常用的暖水瓶的保温原理 对流：暖水瓶瓶胆中间有夹层，夹层抽真空，抑制对流 导热：夹层抽真空，抑制导热，软木塞热阻较大，抑制导热 辐射：瓶胆涂银，反射率较高，抑制辐射。 三　证明题(8分) 已知：一球状物体，λ为材料的导热系数，h为球外表面的表面传热系数，假定为常数。求证：球状物体的临界表面绝缘半径为和的球壳的导热热阻为。 证明：设周围介质的温度为则该球状物体的热量为，为球状物体的一内半径，该处的壁温为是外半径，此处视为变量，达到临界半径时，这导致即由此得。于是得球状物体的临界表面绝缘半径为。 四、计算题(每题8分，共40分) 1、测定流速的热线风速仪是利用流速不同对圆柱体的冷却能力不同，从而导致电热丝温度及电阻值不同的原理制成的。用电桥测定电热丝的阻值可推得其温度。今有直径为0.1mm的电热丝与气流方向垂直地放置。来流温度为20℃，电热丝温度为40℃，加热功率为17.8W/m。试确定此时的流速。略去其他的热损失。 流体横掠圆管的平均表面传热系数可用下式计算，具体参数如下表所示： 空气30℃物性分别为：密度1.165kg/m3，导热系数0.0267 W/(m?K)，运动粘度1.6E-7 m2/s，普朗特数0.701 Re C n 0.4-4 0.989 0.33 4-40 0.911 0.385 40-4000 0.683 0.466 4000-40000 0.193 0.618 40000-400000 0.0266 0.805 答： 定性温度℃， 。先按表5-5中的第三种情况计算， 侧，符合第二种情形的适用范围。 故得：。 2、一具有内部加热装置的物体与空气处于热平衡。在某一瞬间，加热装置投入工作，其作用相当于强度为的内热源。设物体与周围环境的表面传热系数为h（常数），内热阻可以忽略，其他几何、物性参数均已知，试列出其温度随时间变化的微分方程式并求解之。 引入过余温度，则其数学描写如下： 故其温度分布为： 3、用一个辐射计（Radiometer）探测正在被环形圆盘加热器（Heater）加热的一个小的试件目标（Sample）。目标的面积A1=0.0004m2，温度T1=500K，为漫射灰体，发射率为?1=0.8。加热器的工作温度T2=1000K，为黑体。辐射计探测整个试件面积的立体角为?=0.0008sr。 (1) 用试件的有效辐射密度J1和相关的几何参数，以符号的形式写出离开试件的辐射中被辐射计所拦截到的辐射功率的表达式。 (2) 以