传热学试题答案讲述.doc

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传热学试卷 一.填空题:(共20分)[评分标准:每小题2分] 导温系数是材料 物体内部温度扯平能力 的指标,大小等于 λ/ρC。 影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性,状态,壁面结构。 动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为,适用条件是Pr=1。 影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。 自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关,其发生的条件是流体处于湍流自然对流。 同一壳管式换热器,逆流布置时对数平均温压最大,顺流布置时对数平均温压最小。 在热辐射分析中,把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。 通常,把的材料称为保温材料。 有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能,它包括本身辐射和反射辐射两部分。 10.傅立叶定律的数学表达式是。 二.问答及推导题:(共50分) 名词解释:(10分)[评分标准:每小题2分] 辐射力:单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. 热边界层:在壁面附近温度剧烈变化的薄层. 导温系数: 表示物体内部温度扯平的能力. 膜状凝结:凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. 太阳常数:大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m2 2.试介绍三种强化管内湍流换热的措施,并说明措施的传热学原理。(10分) 答:三种方法(1)流速u提高,(2)直径d减小,(3)采用强化的换热面。 —————(6分) 原理 或———————(4分) 3.根据大容器饱和沸腾曲线,饱和沸腾曲线可分为几个区段?其中哪个区段 具有温压小,换热强的特点?为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内?(10分) 答:四个区段, 核态沸腾。———————(4分) 用DNB监视的原因(1)DNB之上q随△t变化亦小 (2)超过时△t猛增,可达到1000℃,易烧毁设备。———————(6分) 4.辐射换热与导热.对流相比,有哪些特点? (10分) 答(1)电磁波,能量形式转换.—————(2分) (2)不依靠中间介质,在真空中亦可以进行. —————(2分) (3)在高温时,辐射特别重要,与温度的四次方成正比. —————(2分) (4)热辐射为物体的固有特性. —————(2分) (5)吸收与辐射的总效果为辐射换热. —————(2分) 5.平壁的厚度为δ,两表面的温度分别为tw1和tw2,且tw1>tw2,平壁材料的导热系数是随温度而变化的,关系式为λ=λ0(1+bt)。试求热流密度和平壁内的温度分布的表达式。(10分) 解:一求热流密度 由傅立叶定律 (1) —————(1分) (2) —————(1分) 由边界条件 (3) ———(1分) (4) ——(1分) (4)-(3) (5)———————(1分) 或写成 (6)———————(1分) 二求t的分布 ———————(4分) 三:计算题:(共80分) 1.参阅下图,一支水银温度计被用来测定压缩空气储罐里的空气温度。如果 温度计读数为tH=100℃,套管基部温度为t0=50℃,套管长度为H=140mm,套管壁厚δ=1mm,壁的导热系数为λ=50W/(m.℃),套管外侧压缩空气的对流换热系数为h=30W/(m2.℃) ,试确定测温误差有多大?如果改成不 锈钢制成的套管,不锈钢的导热系数为λ=15W/(m.℃),测量误差又有多大? (20分) 〔提示θH=θ0/(chmH)〕 解:(1) u=πd A=πdδ ———————(12分) (2)改用不锈钢,实际气温仍为 ———————(8分) 即测量温度误差为△t=-0.2℃ 2.有一外直径d1=0.3m,黑度ε1=0.9 的热管道。其外表面温度tw=450℃,周围介质的温度tf=50℃。试求每米管长上的辐射热损失。如果在热管道周围加一直径dz=0.4m,黑度εz=0.82的遮热板,此时辐射热损失又是多少? (20分) 解:(一)无遮热板时 ———————(6分) (二)有遮热板时 (1)先求出遮热板的温度 ———————(8分) ———————(2分) ———(4分) 3.一蒸汽管道内径为200mm,管壁厚为8mm,管外包有120mm厚的热绝缘层,其导热系数λ2=0.12W/(m.℃),管壁导热系数λ1=46.5W/(m.℃),蒸汽

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