函授试卷A-答案-2

一、填空（20分，每小题4分）

1、对于非稳态导热问题，在其它条件相同情况下，导热系数（大、小） 大 的物体更容易满足集总参数法的计算条件。

2、下列物质在常温下导热系数最小的是 B 。

(A) 水 (B) 空气 (C) 玻璃 (D) 铁

3、烟气中具有辐射特性的气体主要是CO2（二氧化碳）和 H2O （水蒸气）。

4、揭示黑体辐射能按照波长分布规律的物理定律是_A

A.普朗克定律

B.维恩定律

C.斯忒藩-波耳兹曼定律

D.兰贝特定律

5、大容器饱和沸腾曲线可分为自然对流、 核态沸腾 、过渡沸腾和 稳定模态沸腾 四个阶段。

二 简答题(每题6分，共36分)

1. 增加肋片的主要目的是什么，举出一个工程应用的例子。

答：主要目的是增加换热面积，提高换热量。暖气片，空调的冷凝管，鳍片省煤器等。

2. 用一个热电偶来测量烟道内高温气流的温度，分析热电偶接点得换热方式。

答：烟气与热电偶触点的对流换热和辐射换热，同时，热电偶触点也与周围壁面进行辐射换热。

3. 凝结换热分为什么形式， 目前工程上主要是那种？膜状凝结时传递过程的主要热阻是什么？

答：凝结换热分为膜状和珠状，目前工程上主要是膜状，主要热阻是液膜的厚度，

4. 什么是黑体，和灰体？

答：黑体是吸收比为1的理想物体，灰体是光谱吸收比不随波长改变的理想物体（光谱吸收比为常数的理想物体）。

5. 什么是自然对流换热？

答：在没有其它外力作用下，流体只是在由于内部温度差引起的浮升力作用下流动与表面的换热。

6. 写出努塞尔特准则数Nu 和雷诺准则数Re 的表达式

答：努塞尔特准则数λhd

Nu =；雷诺准则数νud

=Re

三、(14分)某小锅炉的炉墙由耐火砖和红砖两层组成, 厚度均为250mm, 导热系数分别为0.7W/(m ·K)和0.5W/(m ·K). 炉墙内外壁温分别为700 ℃ 和90 ℃。 试求: (1)通过炉墙的热流密度。（2）耐火砖和红砖分界面的温度。

解：（1） 712857.06105

.07.090700)(221131==+-=+-=λδλδt t q W/m 2 （2） 11

21)

(λδt t q -= 4827

.025.0*6107001112=-=-=λδq

t t ℃ 四．（15分）现要对厂房内的一蒸汽管道进行保温，已知管道的外径为133mm ，管道的表面温度为325 ℃,若要求保温后外表面温度不超过50℃。现选用导热系数为0.09 W/(m ·℃) 的保温材料进行保温，试问保温材料的厚度为80mm 时能否满足要求？

[保温层外表面发射率为ε=0.5。厂房内的空气及墙壁温度取25℃，圆管外空气自然对流换热系数可按h =5.5 W/(m 2·℃) 计算。]

解：保温材料的厚度为80mm 时，通过单位管长保温材料的导热量为:

1977898.0155)133/293ln()50325(09.014.32)/ln()(21221==-⨯⨯⨯=-=Φd d t t l πλ W/m 管外单位管长的对流换热量：

5.126)2550(293.014.35.5)(2=-⨯⨯⨯=-=Φf l t t hA α W/m

管外单位管长的辐射换热量：

24.78)298323(1067.5293.014.35.0)(448442=-⨯⨯⨯⨯=-=Φ-w rl T T A σε W/m

管外单位管长的总换热量：=126.5+78.24=204.75 W/m 此热量大于保温层的导热量，因此，可以使得外表面温度低于50℃。满足要求。

六．（15分）一台逆流式壳管式换热器, 管内机油进口温度为90 ℃ , 出口温度为70 ℃,

管外冷却水进口温度为25 ℃, 已知机油的比热为2.17 kJ/(kg ·K), 流量为1.2 kg/s; 水的比热为4.17 kJ/(kg ·K), 流量为0.5Kg/s ，换热器传热系数K=340 W/(m 2·K)。 试问:

（1） 换热器的换热量

（2） 冷却水的出口温度为多少?

（3） 为满足换热要求,该换热器面积应多大?

解：(1) 换热器的换热量可由机油的散热量计算

08.52)7090(217012)('''1'111=-⨯⨯=-=Φt t C q m KW

(2) 冷却水的吸热量等于机油的散热量

)('2''222t t C q m -=Φ

502525''2=+==t ℃

(3) 换热器的温差近似由算术平均温差计算

5.422/)5025(2/)7090(=+-+=∆t 由传热方程式 t KA ∆=Φ得

换热器的面积 A=3.6 m 2