传热学试卷
一.填空题:(共20分)[评分标准:每小题2分]
1. 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。
2. 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。
3. 动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为
4. 影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 通常,把
9. 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)
1. 名词解释:(10分)[评分标准:每小题2分]
1 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.
2 热边界层:在壁面附近温度剧烈变化的薄层.
3 导温系数:
4 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.
5 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
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
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
由边界条件
(4)-(3)
或写成
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)
(2)改用不锈钢,实际气温仍为
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
(二)有遮热板时
(1)先求出遮热板的温度
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.℃),蒸汽温度为tf1=300℃,周围空气温度为tf2=25℃,管内外两侧流体与壁面间的对流换热系数分别为α1=116W/(m2.℃),α2=10W/(m2.℃),求单位管长的传热系数、传热量ql及绝缘层外表面温度。 (20分)
解:
4.温度为17℃,流量为1.14kg/s的水通过换热器对油进行冷却。油的比热为 c1=1.88kJ/(kg.℃),进口温度为117℃,出口温度为27℃,最后出口水温 达到60℃,已知总的传热系数为285W/(m2.℃),试分别用ε-NTU法和对 数平均温压法求单流程逆流换热器所需的面积。(20分)
〔提示水的比热为4.187 kJ/(kg.℃),C=(Gc)min/(Gc)max〕
解:(一)用ε-NTU计算:
进出口油温
进出口水温
由
知
解出A=26.27m2 ———————(1分)
(二)用平均温压法
传热学(一)
第一部分 选择题
• 单项选择题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。
1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( )
A. 导温系数 B. 导热系数
C. 传热系数 D. 密度
2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?( )
A. 雷诺数 B. 雷利数
C. 普朗特数 D. 努谢尔特数
3. 单位面积的导热热阻单位为 ( )
A. B.
C. D.
4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。
A. 小于 B. 等于
C. 大于 D. 无法比较
5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面,其对流换热的热流密度为( )
A. B.
C. D.
6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热,如果流速等条件相同,则( )
A. 粗管和细管的 相同 B. 粗管内的 大
C. 细管内的 大 D. 无法比较
7. 在相同的进出口温度条件下,逆流和顺流的平均温差的关系为( )
A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流
C. 两者相等 D. 无法比较
8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的( )
A. 有效辐射 B. 辐射力
C. 反射辐射 D. 黑度
9. ( )是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。
A. 灰体 B. 磨光玻璃
C. 涂料 D. 黑体
10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板,而遮热板表面的黑度应( )
A. 大一点好 B. 小一点好
C. 大、小都一样 D. 无法判断
第二部分 非选择题
• 填空题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)
11. 如果温度场随时间变化,则为 。
12. 一般来说,紊流时的对流换热强度要比层流时 。
13. 导热微分方程式的主要作用是确定 。
14. 当 d 50 时,要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。
15. 一般来说,顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时 。
16. 膜状凝结时对流换热系数 珠状凝结。
17. 普朗克定律揭示了 按波长和温度的分布规律。
18. 角系数仅与 因素有关。
19. 已知某大平壁的厚度为 15mm ,材料导热系数为 0.15 ,壁面两侧的温度差为 150 ℃,则通过该平壁导热的热流密度为 。
20. 已知某流体流过固体壁面时被加热,并且 , 流体平均温度为 40 ℃ ,则壁面温度为 。
• 名词解释(本大题共 5 小题,每小题 4 分,共 20 分)
21. 导热基本定律
22. 非稳态导热
23. 凝结换热
24. 黑度
25. 有效辐射
• 简答题 ( 本大题共 2 小题 , 每小题 8 分 , 共 16 分 )
26. 简述非稳态导热的基本特点。
27. 什么是临界热绝缘直径?平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用,为什么?
• 计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分)
28. 一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材料,钢材料及保温材料的导热系数分别为 48 和 0.1 ,钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃ 及 40 ℃ ,管长为 10m 。试求该管壁的散热量。
29. 一内径为 75mm 、壁厚 2.5mm 的热水管,管壁材料的导热系数为 60 ,管内热水温度为 90 ℃,管外空气温度为 20 ℃。管内外的换热系数分别为 和 。试求该热水管单位长度的散热量。
传热学(一)参考答案
• 单项选择题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)
1.B 2.C 3.B 4.C 5.D
6.C 7.A 8.A 9.D 10.B
• 填空题 ( 本大题共 10 小题 , 每小题 2 分 , 共 20 分 )
11. 非稳态温度场 12. 强
13. 导热体内的温度分布 ( 仅答“温度分布”或“温度场”、“导热体内的温度场”也可 )
14. 小于或“〈” 15 小或 “ 低 ”
16. 小于 17. 黑体单色辐射力或 “ ”
18. 几何 19.1500W/m 2
20.80 ℃
• 名词解释 ( 本大题共 5 小题 , 每小题 4 分 , 共 20 分 )
21. 导热基本定律 : 当导热体中进行纯导热时 , 通过导热面的热流密度 , 其值与该处温度梯度的绝对值成正比 , 而方向与温度梯度相反。
22. 发生在非稳态温度场内的导热过程称为非稳态导热。
或:物体中的温度分布随时间而变化的导热称为非稳态导热。
23. 蒸汽同低于其饱和温度的冷壁面接触时 , 蒸汽就会在壁面上发生凝结过程成为流液体。
24. 物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比。
25. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能。
• 简答题(本大题共 2 小题,每小题 8 分,共 16 分)
26. ( 1 )随着导热过程的进行 , 导热体内温度不断变化 , 好象温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样 , 习惯上称为导温现象。这在稳态导热中是不存在的。
( 2 )非稳态导热过程中导热体自身参与吸热(或放热),即导热体有储热现象,所以即使对通过平壁的非稳态导热来说,在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处不等的,而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。
( 3 )非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。
27. ( 1 )对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。
( 2 )平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用,因为增加了一项导热热阻,从而增大了总热阻,达到削弱传热的目的。
( 3 )圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用,虽然增加了一项热阻,但外壁的换热热阻随之减小,所以总热阻有可能减小,也有可能增大。
• 计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分)
28. 解:已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 × 10=320mm d 3 =320+2 × 20=360mm m
t w1 =220 ℃ t w2 =40 ℃
=9591.226W
29. 解:已知 d 1 =75mm=0.075m d 2 =75+2 × 2.5=80mm=0.08m t f1 =90 ℃ t f2 =20 ℃
=572.2W/m
本文来源:https://www.2haoxitong.net/k/doc/40f16ce65627a5e9856a561252d380eb639423c7.html
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