专升本《传热学》期末考试复习题及答案.pdf

1、传热学复习题传热学复习题 一、一、判断题判断题 1. 傅立叶定律只适用于各向同性物体的导热，而不适用于各向异性物体的导热。 （） 2. 随着肋高的增大，肋片散热量增大，所以肋片效率也增大。（） 3.在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数大的流体对流换热系数就大。 ( ) 4.由牛顿冷却公式q ht可知，换热量 q 与温差t成正比。 ( ) 5. 辐射传热时，对于绝热面，其净辐射换热量为零，故绝热面与其他辐射面间 不存在辐射传热。（） 6.漫射表面在半球空间各个方向上的定向辐射力相等。 ( ) 7.在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差小。 ( ) 8.一长为 L 外径为 d（Ld）的不

2、锈钢管，放置在静止的空气中，管内用电加 热，功率恒定，空气温度也恒定。在这种情况下，管子竖直放置时管壁温度比水 平放置时要高。 （） 9.黑体的热力学温度增加一倍，其总辐射力增加 16 倍 。（） 10.物体辐射某一波长辐射能的能力越强，其吸收这一波长辐射能的能力就越 强。（） 11无限大平壁冷却时，若Bi，则第三类边界条件相当于第二类边界条件。 （） 12在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 （） 13.自然对流紊流的表面传热系数与定型尺寸无关。 （） 14. 一个表面的有效辐射一定不小于它的本身辐射。 （） 15管内受迫对流换热时，不论是层流或紊流，常壁温边界还是常热流边界，

3、在 充分发展阶段，表面传热系数不沿管长方向变化。 （） 16 导热微分方程是导热普遍规律的数学描写， 所以它对任意形状物体的内部和 边界都适用。 （） 17普通玻璃对于波长为 2 m 以下的射线可以认为是不透明的。 （） 18 对于非稳态导热数值解的显式差分格式， 必须联立求解节点离散方程组才能 得到各个节点的温度。 （） 19.傅立叶定律只适用于各向同性物体的导热， 而不适用于各向异性物体的导热。 （） 20.在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数大的流体对流换热系数就大。 ( ) 二、填空题二、填空题 1、热量传递的三种基本方式为、。 2、半径为 R 的半球空腔对自身的角系数 X=。 3、

4、Nu准则的表达式，Bi准则的表达式。 4、角系数的相对性用公式表示为：。 5、流体横向冲刷管束时，前排管比后排管表面的换热系数，对管束而 言，叉排比顺排的换热系数。 （填大或小） 6、 漫辐射表面辐射力是任意方向辐射强度的倍 7、导热系数的单位为 ,表征材料的特性；热扩散率的单 位为 ,表征材料的特性； 8、 按照非稳态导热过程进行的特点，可将非稳态导热分为和 两大类。 9、温度场的数学表达式为：_ _。 10、换热器按工作原理不同可分为_ _，_ _，和 _ _ 三种。 11流体横向冲刷管束时，前排管比后排管表面的换热系数，对 管束而言，顺排比叉排的换热系数。 （填大或小） 12 一套管式换

5、热器， 热流体由300冷却至150， 而冷流体由50加热至100。 则顺流时t m ，逆流时t m 。 13一个半径为 R 的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数 为。 14Bi时，可以采用集总参数法来求解，Fo时，进入 非稳态传热的正常情况阶段。 15流动边界层的厚度为，热边界层的厚度为 t ，当 Pr1，有 t ，当 Pr（填,d）的不锈钢管，放置在静止的空气中，管内用电加 热，功率恒定，空气温度也恒定。在这种情况下，管子竖直放置时管壁温度比水 平放置时要高（ ） 9.黑体的热力学温度增加一倍，其总辐射力增加 16 倍（ ） 10.物体辐射某一波长辐射能的能力越强，其吸收这一波长辐射能的

6、能力就越 强（ ） 11无限大平壁冷却时，若Bi ，则第三类边界条件相当于第二类边界条件。 （） 12在相同的进出口温度下，逆流比顺流的传热平均温差大。 （） 13.自然对流紊流的表面传热系数与定型尺寸无关。 （） 14. 一个表面的有效辐射一定不小于它的本身辐射。（） 15管内受迫对流换热时，不论是层流或紊流，常壁温边界还是常热流边界，在 充分发展阶段，表面传热系数不沿管长方向变化。 （） 16 导热微分方程是导热普遍规律的数学描写， 所以它对任意形状物体的内部和 边界都适用。 （） 17普通玻璃对于波长为 2 m 以下的射线可以认为是不透明的。（） 18 对于非稳态导热数值解的显式差分格式

7、， 必须联立求解节点离散方程组才能 得到各个节点的温度。 （） 19.傅立叶定律只适用于各向同性物体的导热，而不适用于各向异性物体的导 （ ） 20.在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数大的流体对流换热系数就大 ( ) 二、填空题二、填空题 2、热量传递的三种基本方式为导热、热对流、热辐射 。 2、半径为 R 的半球空腔对自身的角系数 X= 0.5 。 3、Nu准则的表达式Nu hl ，Bi准则的表达式Bi hl 。 5、角系数的相对性用公式表示为： X 1，2A1 X2，1A2 。 5、 流体横向冲刷管束时， 前排管比后排管表面的换热系数小 ， 对管束而言， 叉排比顺排的换热系数大。 （填

8、大或小） 6、漫辐射表面辐射力是任意方向辐射强度的倍 7、导热系数的单位为 W/(mK) ,表征材料导热能力的大小的特性；热 扩散率的单位为 m2/s ,表征材料各部分温度趋向一致的能力 的特性； 8、按照非稳态导热过程进行的特点，可将非稳态导热分为 周期性非稳态导热 和 瞬态非稳态导热 两大类。 9、温度场的数学表达式为：_t=f(x,y,z,)_。 10、换热器按工作原理不同可分为_ 间壁式_，_混合式_，和 _回热式 _三种。 11流体横向冲刷管束时，前排管比后排管表面的换热系数大，对 管束而言，顺排比叉排的换热系数小。 （填大或小） 12 一套管式换热器， 热流体由300冷却至150，

9、 而冷流体由50加热至100。 则顺流时t m 124.3，逆流时t m 144.3。 13一个半径为 R 的半球形空腔，空腔表面对外界的辐射角系数为 0.5。 14Bi 0.1时，可以采用集总参数法来求解，Fo 0.2时， 进入非稳态传热的正常情况阶段。 15流动边界层的厚度为，热边界层的厚度为 t ，当 Pr1，有 t ，当 Pr（填, t 。 16.热管是集沸腾和凝结于一身的热传 输元件。 17. 热量传递的三种基本方式为导热、热对流、热辐射 。 18.角系数的相对性用公式表示为： X 1，2A1 X2，1A2 。 19.流体横向冲刷管束时， 前排管比后排管表面的换热系数小 ， 对管束而

10、言， 叉排比顺排的换热系数大。 （填大或小） 20.漫辐射表面辐射力是任意方向辐射强度的倍 21.热扩散率的单位为 m2/s ,表征材料各部分温度趋向一致的能 力的特性。 三、简答题三、简答题 1、 当 Bi0.1 时，物体内部的导热热阻很小，可忽略该热阻，因此可近似地认 为物体的温度均匀一致，这种分析方法称为集总热容参数法 hA t t f t 0 t f exp cV 时间常数越小，热电偶越能迅速反映流体的温度变化，越灵敏。 2、 对（i，j）节点所在控制体列能量守恒方程，得 t i1, j t i, j y t i, j1 t i, j xy ht f t i, j 0） x2y22 h

11、y hy t i1, j t i, j1 2tt f 0 i, j 3、 Nu hl ， （1 分）Bi hl ； Nu 表示对流换热的强弱；而 Bi 表示物体内部导热热阻和物体表面对流换热 热阻的比值。 ）Nu 中的导热吸收指流体的导热系数；而 Bi 中指固体材料的 导热系数。 4、 tt 对数平均温差的计算公式为：t m 。 t ln t 顺流时，t t h1 t c1 ，t t h2 t c2 ； 当逆流时，t t h1 t c2 ，t t h2 t c1 。 5、 Nu hl ， （1 分）Bi hl ； Nu 表示对流换热的强弱；而 Bi 表示物体内部导热热阻和物体表面对流换热 热阻

12、的比值。Nu 中的导热吸收指流体的导热系数；而Bi 中指固体材料的导 热系数。 6 影响因素：蒸气速度；蒸气含不凝气体；表面粗糙度；蒸气含油；过热蒸 气等； 采取措施：改变表面几何尺寸；有效排除不凝气体；加速凝结液的排除；采取 形成珠状凝结的办法。 7、 现象相似条件：同类现象；单值性条件相似；同名已定准则相等。 上述两个现象不相似，因为单值性条件不相似。 8、 边界层极薄，其厚度与壁的定型尺寸相比是小量； 在边界层内存在较大的速度梯度； 边界层流态分层流与紊流，紊流边界层紧靠壁处仍将是层流； ） 流场可划分为主流区和边界层区。 四、计算题四、计算题 1、解：1)k 11 1135w / m2

13、 1111 R s 0.0005 h 1 h 2 70004200 2）Q M 1c1 t 1 t 1 1.24147 （13065）=323.47KW? 3）Q M 1c1 t 1 t 1 M 2c2 t 2 t 2 ， 代入：1.24147(13065) 84147t 2 14 得到t 2 23.75 tt(13065)(23.7514) t m 29.1 (13065)t ln ln (23.7514)t 又由Q kAt m 得A 2、 可得：R t w1 t w2 650 50 0.5m2 W q1200 Q323470 9.8m2 kt m 113529.1 根据R 1 2 1 2

14、0.24 2 1.20.1 代入：0.5 所以 保温层的厚度为： 2 30mm 3、 解：计算单位面积的热阻： R k 1 1 2 3 110.230.050.241 ()()1.21(m2K /W) h 1 1 2 3 h 2 351.20.0950.615 炉墙单位面积的热损失，即通过平壁的热流密度： q t f 1 t f 2 1 1 2 3 1 () h 1 1 2 3 h 2 51122 =402.94 W/m2 1.21 炉墙内表面的温度： t w1 t f 1 q402.9 511 499 h 1 35 炉墙外表面的温度： t w2 q402.9 t f 2 22 48.9 h

15、2 15 4、 解：1）由于辐射换热每单位面积容器壁的散热量为： q Eb 1 Eb 2 1 3 1 1 111 22 1 X 13 3 X 32 2 b (T 1 4T 2 4) 10.810.0210.8 12*1 0.80.020.8 5.67108(20273.15)4(183273.15)4 4.12 10.810.0210.8 12*1 0.80.020.8 1 1 11 3) Eb 1 Eb 3 b (T 1 4T 3 4)2）q( 1 X 13 3 代入;4.12*(0.25 1 49) 5.67*108*(2934T 3 4) T 3 247K 5、 110103 15175

16、2300解：Re 0.659106 ud 因此，流动问紊流且在上述推荐公式应用范围内 0.40.80.4Nu f 0.023Re0.8Pr0.023151754.3191.3 ff h Nu f d 91.30.635 5797.55W m2 K 0.01 6、 解： 1）根据边界网络单元写出热平衡关系式： t i, j1 t i, j x t i1,j t i, j t i, j1 t i, j t i1,j t i, j y yx y2xyx2 xy h(t f t i, j )() 0 22 2）再根据x y，化简上式，整理有： (t i, j1 t i1, j )2(t i1, j t

17、 i, j1)(62 hxhx )t i, j 2t f 0 hh 7、 解：1)k 11 1135w / m2 1111 R s 0.0005 h 1 h 2 70004200 2）Q M 1c1 t 1 t 1 1.24147 （13065）=323.47KW? 3）Q M 1c1 t 1 t 1 M 2c2 t 2 t 2 ， 代入：1.24147(13065) 84147t 2 14 得到t 2 23.75 tt(13065)(23.7514) t m 29.1 (13065) t ln ln (23.7514)t 又由Q kAt m 得A 8、 Q323470 9.8m2 kt m

18、113529.1 解：根据给出的几何尺寸得到： d 2 0.220.008 0.216m d 3 0.21620.12 0.456m R k dd1111 (ln2ln3) h 1d1 2 1 d 1 2 2 d 2 h 2d3 110.21610.4561 (lnln) 1200.22450.220.10.216100.456 1.27m2K /W 则单位管长的传热系数为： k 11 0.786W /(m K) R k 1.27 q k(t f 1 t f 2) 0.768(300 25) 216.6W / m 隔热层外表面的温度为： t w2 t f 2 q h 2 d 3 25 216.

19、6 40.1 103.140.456 9、 解：碎肉的特征长度为： L V0.10.10.2 0.02 A(0.10.2)4(0.10.1)2 hL Bi 0.50.02 0.0773 0.1 2.2 可以用集总参数法。 hAhL a exp exp 2t 0 t f L cV t t f 碎肉在 t=0时开始融化， 0210.0045 exp0.0773 23210.022 0.87 e 51.0min 10、 110103 151752300解：Re 0.659106 ud 因此，流动问紊流且在上述推荐公式应用范围内 0.40.80.4Nu f 0.023Re0.8Pr0.023151754.3191.3 ff h Nu f d 91.30.635 5797.55W m2 K 0.01