中原工学院传热学卷子

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

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：

，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）

C

A hU

m λ

=

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。

空气物性：

空气温度10℃：λ＝0.0251 W／(m·K), ν＝14.16×10-6 m2／s,

Pr＝0.705;

1～40 0.75 0.4 40～1030.51 0.5

1×103～2×1050.26 0.6 空气温度90℃：λ＝0.0313 W／(m·K), ν＝22.10×10-6 m2／s,

Pr＝0.69

2×105～1×1060.076 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）

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

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) ③④（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）

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）

1

2

1

22d d d

（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

（）⑵

（）

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

52.0 W/m ,问绝缘层厚度是多少？

(17分)

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？ （14分）

()3132312X X X +=+，

，，()1323123

X X X +=+，，

，=l q

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：

4

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 ，内外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。（17分）

14

.031

8

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