中原工学院传热学试卷
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一、填空与问答(除第1、5题外,每题4分)
1.导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程,若平壁两侧都给定第二类边界条件,问能否惟一地确定平壁中的温度分布?为什么? (6分)
2. 需要在蒸汽管道上加装1根温度计测温套管,可供选作套管材料的有外径×厚度为 φ10×1和φ10×2(单位:mm )的铜管、铝管和钢管,其中引起测温误差最小的材料应是规格为 的 管,如下图所示;在管道中套管的位置以 种布置为好。见下列a )、b )两图。 (注:C
A hU
m λ=
,ch (x )为单调增函数, λ钢<λ铝<λ铜)
a) b)
3. 蒸汽在壁面上凝结时,增强凝结换热的措施有:
、 和 。
4.已知基尔霍夫定律应用于不同性质物体表面时,可有多种形式,写出下列条件时基尔霍夫定律:
热平衡、非热平衡条件下任意表面: 。 灰体表面: 。 漫辐射表面: 。 漫、灰表面: 。 5.求下列图形中的角系数 Φ1,2 . (6分)
中原工学院
2004~2005学年 第一学期 热能专业 传热学课程期末试卷
二、名词解释:(每题4分)
1、热扩散率(写出定义式及其物理意义)
2、光谱辐射力(Eλ)
3、肋片效率
三、200mm厚的平面墙,其导热系数为1.3W/(m·K)。为使每平方米面积墙的热损失不超过1830 W,在墙外面覆盖了一层导热系数为0.22W/(m·K)的保温材料。已知与室内、外空气接触的墙内表面和墙外表面温度的分别为1300℃和30℃,试确定保温层应该具有的厚度。(16分)
四、将初始温度80℃,直径为20mm的紫铜棒,突然横置于气温为20℃,流速为12m/s的风道中,5min后紫铜棒的表面温度降为34℃。已知紫铜的密度ρ=8954 kg/m3,C p=383.1 J/(kg·K),λ=386W/(m·K),试求紫铜棒与气体之间的表面传热系数。(16分)
(注;M=0.5)
五、当电流通过热线式风速仪的金属丝时,可确定横掠而过的空气流速。如果金属丝的直径d=0.25mm,长度L=13mm,并且温度保持在90℃,试计算一个大气压下,10℃的空气以8 m/s的速度横掠金属丝时所带走的热量。
空气横掠单管时的准则方程:Nu f=CRe f n Pr f0.37(Pr f/Pr w)0.25
Re C n 定性温度为流体主流温度。
1~40 0.75 0.4
40~103 0.51 0.5 空气物性:
空气温度10℃:λ=0.0251 W /(m·K), ν=14.16×10-6 m 2/s, Pr =0.705;
空气温度90℃:λ=0.0313 W /(m·K), ν=22.10×10-6 m 2/s, Pr =0.69
1×103~2×105
0.26
0.6
2×105~1×106
0.076 0.7
(16分)
六、两个很长的同心圆筒壁的温度分别为-196℃和30℃,直径分别为10 cm 及15 cm,两表面发射率均为0.8 ,试计算单位长度圆筒体上的辐射换热量。为减弱辐射换热,在其间同心地置入一遮热罩,直径为12.5cm ,两表面的发射率均为0.2,试画出此时的辐射换热网络图,并计算单位长度套筒壁间的辐射换热量。(16分)
一、选择、填空与问答:
1、已知有一套管式换热器,水在内、外管之间的环形空间中流动,计算水与内管外表面换热系数时,Re 、Nu 中的定型尺寸应是___________(注:d 2—外管内直径;d 1—内管外直径)。
① d 1+d 2 ② 4(d 2-d 1) ③ 1
2
1
22d d d ④ (d 2-d 1)
②在计算非圆形截面管内强制对流换热时,求取当量直径的用途是什么? (4分)
中原工学院
2005~2006学年 第1学期 建 环 专业 《传热学》 课程期末试卷
2、在非稳态导热过程中产生了Bi 准则数,而在对流换热过程中产生了Nu 准则数,分别写出其数学表达式及各物理意义,并指出这两个准则数之间的区别。 (6分)
3、从热阻角度分析,要增加肋片散热量,是采用导热系数大的材料还是导热系数小的材料做肋片?简述其原理。(4分) 4、下面三图为大空间饱和沸腾过程的三个不同状态,在图中标出其名称并指出沸腾温差的
相对大小。(5 分)
(a ) (b )
(c )
5、判断将图示的1、2、3表面间的角系数表示成下列两式是否正确,在括号中打√或×,
如有错误,请予改正。 (5分)
⑴ ()3132312X X X +=+,
,, ( ) ⑵ ()1323123X X X +=+,,, ( )
二、名词解释:(每题4分)
1、膜状凝结
2、辐射强度
三、一外直径100mm ,内直径85mm 的蒸汽管道,管材的导热系数λ=40 W/(m·K ),其内表面温度180℃,若采用λ=0.053 W/(m·K )的绝缘材料进行保温,并要求保温层外表面温
度不高于40℃,蒸汽管允许的热损失=l q 52.0 W/m ,问绝缘层厚度是多少? (17分)
(
14
分)
五、 水以2.5m/s 的速度,在一壁温为90℃,内直径为3 cm 的光滑管内流动,如果水由 40℃被加热到60℃,试确定所需管长。 (16分)
(管内流动换热准则方程: 14
.0318
.0Pr Re 027.0⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=w f f f f Nu μμ
适用范围: Re f > 104 ,Pr f =0.7—16700 , L/d >10 )(水的物性见下表)
四、某地,某个季节,一天内地表面最高温度为6℃,最低温度为-4℃,已知土壤的α=0.12×10-5m 2/s ,试问地表面以下0.3 m 处最低温度是多少?达到最低温度的时间滞后多少?