工程传热学期末试题

考试课程与试卷类型：工程传热学A姓名：

一、填空题（每空1分，共10分）

1．凝结传热有两种不同的凝结形式，它们分别是凝结和凝结。

2．导热微分方程是所有导热物体的温度场都应该满足的通用方程，它是根据和建立起来的，直角坐标系中一维常物性导热微分方程的形式是。3．角系数的三个性质分别是、、。

4．集总参数法中时间常数的定义是=

τ。

c

5．试写出右图所示的三个非凹灰体表面构成的系统当中，

角系数=

X。

2

1,

二、判断题（每题1分，共5分）

1．肋效率越大越好（）

2．“水自然对流表面传热系数”的实验当中形成的自然对流是一个有限空间的自然对流（）3．温度场中等温线不可相交、不可中断（）

4．不凝结气体有利于凝结换热，不利于沸腾换热（）

5．只有黑体符合兰贝特定律。（）

三、简答题（共23分）

1．说明“伸展体换热特性实验”的实验当中如何判断稳定状态？（3分）

2．写出雷诺数和格拉晓夫数的定义形式，并说明二者的相同点和不同点。（6分）

3．试说明在大空间饱和沸腾曲线当中临界热流密度（烧毁点）是如何

定义的？对工程有何意义？（4分）

4．请绘制在换热器中冷热流体水当量相等时（即2211c q c q m m =）顺流流动和逆流流动的温度

分布图。（4分）

5．请绘制同一尺寸平行平板之间加入相同尺寸的遮热板之后的热阻分析图。（6分）

四、计算题（共52分，计算结果保留到小数点后2位）

1．设地表温度为10C o ，后受冷空气侵袭使地表温度降为-15C o 并维持不变，确定这种条件

下地面下1m 处温度降为0C o 时共需几天？土壤物性为32050m /kg =ρ，

)K m /(W .⋅=520λ，)K kg /(J c ⋅=1840，高斯误差函数表如下所示。

（10分） η

0.52 0.56 0.60 0.64 0.68 )(erf η

0.53790

0.57162

0.60386

0.63459

0.66378

2．根据能量守恒定律和差分方法（即

τ

τ

∆-=

∂∂+)

()

1(,i N

i N

i

N t t t ）

导出一维非稳态导热过程中边界节点（即如右图所示N 点）离散方程的形式。（10分）

3．已知逆流换热的换热面积为222m ，传热系数为110()K m /W ⋅2，冷流体和热流体的入口

温度分别为10C o 和78C o ，冷流体和热流体的水当量分别为K /kW c q m 222=、

K

/kW c q m 111=，试用效能-单元数法计算冷热流体的出口温度分别是多少？（10分）

注：逆流换热器的效能计算公式为

()()()()()()()()⎪⎭

⎪

⎬

⎫⎪⎩⎪

⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡--

-

⎪⎭⎪

⎬

⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎥⎦⎤⎢⎣⎡---=

m a x m m i n m m a x m m i n m m a x m m i n m c q c q N T U exp c q c q c q c q NTU exp 1111ε

4．压力为大气压的20C o 的空气，纵向强制流过一块长320mm 、温度为40C o 的平板，流速

为10m/s 。如平板的宽度为1m ，求平板与空气的换热量为多少？（12分）

物性参数如下：C o 20时，()K m W ⋅⨯=-21059.2λ，s m /1006.1526-⨯=υ，703.0Pr =

C

o

40时，()K m W ⋅⨯=-21076.2λ，s m /1096.1626-⨯=υ，699.0Pr =

5．一小块温度K T s 400=的漫射表面悬挂在温度K T f 2000=的炉子中。炉子表面是漫灰的，且发射率为0.25。悬挂表面的光谱发射率如右图所示，试确定该表面的发射率。（10分）

K m /T ⋅μλ

1000 1100 1200 1300 1400 )(b F λ-0

0.00032

0.00091

0.00213

0.00432

0.00779

五、实验题（共10分，计算结果保留到小数点后2位）

在稳态平板法测导热系数的实验当中，所测平板的厚度为15mm ，表面积为0.092m 。已知两个稳定状态点所测的参数如下：

实验次数 加热器的加热功率P(W)

平板低温面温度1t (℃)

平板高温面温度2t (℃)

1 18 20 35 2

36

25

40

试通过此实验数据确定导热系数和温度间的函数关系，即)1(0bt +=λλ的表达式。