传输原理期末复习试题

一、名词解释：

1、粘性动量传输: 由流体分子（微观）运动所产生的粘性作用而产生，取决于流体的粘性。

2、温度梯度:等温面法线方向单位距离上的温度变化量（最大温度变率），n

t

gradt ∂∂=

，低温→高温方向为正。

3、黑体: 对辐射能的吸收率为1的物体，称绝对黑体，简称黑体，黑体的吸收能力最强，辐射能力也最强。

4、传质傅立叶准数: 传质傅立叶准数2l

D o F τ

='，表征浓度场随时间的变化特征，即不定态传质特征，↑'o F ，浓度场越稳定。

5、动量附面层: 流体流入平板表面，由于流体的粘性作用，靠近表面形成速度梯度，具有速度梯度的流体溥层称动量附面层。

6、欧拉准数: 欧拉准数2

/u p Eu ρ=，是流体流动过程中压力与惯性力的比值。 7、灰体: 辐射光谱连续，且const ==εελ的物体，称理想灰体，简称灰体。 8、浓度梯度: 传质方向上单位距离上的浓度变化量（最大浓度变率），n

C gradC i

i ∂∂=，低浓度→高浓度方向为正。 二、问答题：

1、什么是超音速流动？获得超音速流动的条件是什么？

答：气体实际流速超过当地音速的流动，即马赫数M 大于1的流动称超音速流动。 获得超音速流动的条件为：（1）压力条件 P 1 >2P 0；（2）几何条件 拉瓦尔管（不受介质气体的干扰）

2、什么是旋转射流？旋转射流有何特点？

答：流体在喷出前就被强制旋转，喷出后脱离了固体壁面的约束，在无限大空间处于静止的介质中继续流动的过程称旋转射流。（3.5分） 旋转射流具有如下特点：（1）存在一个回流区；（2）速度沿程衰减快；（3）射流中心有很强的卷吸力。

3、什么是对流传热系数？它有哪几种求法？

答：单位时间、通过单位面积、在单位温差下的对流传热量称对流传热系数，用α表示，单

位为W/m 2

.︒C ，表征流体对流传热作用的强弱。 其求法有四种：（1）精确解法；（2）近似积分法；（3）相似理论-模型实验法；（4）类比法。 4、流体流动有哪两种状态？各有何特点？如何判断？

答：流体流动有层流和紊流两种状态。所谓层流是指所有流体质点只作沿同一方向的直线运动，而无横向运动的流动；所谓紊流是指流体质点作复杂的无规则运动的流动，亦称湍流。流体流动状态用临界雷诺准数Re c 来判断，Re Re c 时为紊流。 5、什么是热辐射？热辐射有何特点？

答：物体向外发射热射线的过程称热辐射。热辐射具有如下特点：（1）不需要物质作传热媒介，是依靠发射电磁波来传递热量； （2）伴随着能量形式的两次转化；（3）只要物体K T 0>，就要进行热辐射。

6、什么是对流传热？影响对流传热的因素有哪些？

答：有流体存在，并有流体宏观运动情况下所发生的传热过程称对流传热。影响对流传热的因素有：（1）流体流动的起因；（2）流动的性质；（3）流体的物性；（3）表面几何特性。 三、计算题：

1、外径d=1m ，黑度为0.8，外表面温度为327℃的热风管，置于环境温度为27℃的露天环境中，试计算该热风管的辐射散热量。

解：两表面间的辐射传热计算公式为

121424121212110010011111ϕϕεϕεA T T C Q b

⎥⎥⎦⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫

⎝⎛+⎪

⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 112=ϕ 02

1

21≈=

A A ϕ 则 4

4

4

1073.1114.310027273100327273118.0167

.5⨯=⨯⨯⎥⎥⎦

⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫

⎝⎛++⎪⎭

⎫

⎝⎛-=Q W/m 2、两平行大平板温度分别为327︒C 和27︒C ，黑度均为0.8，其辐射换热量为多少？如在其间放置一块黑度为0.8的隔热板，其辐射换热量又为多少？

解：两表面间的辐射传热计算公式为

121424121212110010011111ϕϕεϕεA T T C Q b

⎥⎥⎦⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫

⎝⎛+⎪

⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-= 112=ϕ 121=ϕ （2分）则

7.4592100272731003272731118.01118.0167

.544=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫

⎝⎛++⨯⎪⎭

⎫ ⎝⎛-+⨯⎪⎭⎫

⎝⎛-=Q W/m 2 放置隔热板后 4.22962/7.45922/==='Q Q W/m 2

3、蒸汽管道的外径d 1=30mm ，准备包两层厚度都是15mm 的不同材料的绝热层，第一种材料的导热系数为0.04W/m.︒C ，第二种材料的导热系数为0.1W/m.︒C ，若温差一定，试问从减少热损失的角度，下列两种方案中哪一种方案好，为什么？ （1）第一种材料在里层，第二种材料在外层；

（2）第二种材料在里层，第一种材料在外层。

解：根据两层圆筒壁稳定导热公式

2

32121

ln 21

ln

21d d d d t

q l πλπλ+∆=

W/m

其中 6015230212=⨯+=+=δd d mm 9015260223=⨯+=+=δd d mm

方案（1）4

.360

90ln

1.0213060ln 04.021ln 21

ln

212

312t

t d d d d t

q b a

l ∆=

⨯+⨯∆=

+∆=

πππλπλ 方案（2）7

.260

90

ln

04.0213060ln 1.021ln 21

ln

212

312t t

d d d d t

q a b

l ∆=⨯+⨯∆=

+∆=

πππλπλ 比较两种方案的热损失 由于 21l l q q < 故从减少热损失的角度方案1好。

4、一炉壁由三层材料组成，第一层为耐火砖，厚度为200mm ，导热系数为1.4w/m.︒C ，第二层为隔热砖，厚度为100mm ，导热系数为0.21w/m.︒C ，第三层为建筑砖，厚度为200mm ，导热系数为0.7w/m.︒C ，炉壁内表面温度和外表面温度分别为1200︒C 和330︒C ，试求通过单位面积炉壁的热损失及各层的接触面温度。

解：根据三层平壁稳定导热公式

58.9617.02.021.01.04.12.03301200332211413

141=++-=++-=-=

∑=λλλλS S S t t S t t q i i

i

W/m 2

6.10624

.12

.058.96112001

1

12=⨯

-=⋅

-=λS q t t ℃ 7.6047

.02

.058.9613303

3

43=⨯

+=⋅

+=λS q t t ℃ 5、在间距为2cm 的可动平板与不动平板间充满某种流体，若可动平板以2.0m/s 的速度移动，为了维持这一速度，在可动平板上需施加18.1N/m 2

的力。求两平板间流体的动力粘度。

解：根据牛顿粘性定律 A dy

du F x μ-= 速度分布为线性则

100

10222

=⨯=∆∆=-

-y u dy du x 1/s 181.01001.18/==∆∆=y u A F μ Pa.s 6、一块面积为1m 2

的可动平板与另一块同样面积的不动平板间充满某种流体，它们之间的