04-05学年热能专业传热学试卷A卷.doc

一、选择、填空与画图：（每题4分）1 一个三层材料组成的无限大平壁，各层材料厚度相同，导热系数均为常数，各层均无内热源，213，该多层平壁为稳态导热。求：（1）各层平壁的导热量Q1、Q2、Q3的相对大小。 （2）若14，画出该多层平壁内温度分布线2写出二维导热、无内热源时平直边界上节点（m,n）的离散方程（取x=y）： 3 对于油、空气及液态金属，分别有Prl、Prl及Prl。试就外掠等温平板的层流边界层流动，画出三种流体边界层中速度分布与温度分布的大致图象(要能显示出与的相对大小)。4已知如下计算对流换热公式： u f1.86e f 1/3 Pr f 1/3 (d/L)1/3 (fw)0.14 S t Pr 2/3C f 2u 0.59 (rr)1/4 h0.664e 0。5 Pr 0。333 /L h=0. 943gr2ll3/lL(ts-tw)1/4(6) h C1t2.33 p0.5其中：流体自由流动时，与垂直壁面间对流换热关联式是： 。流体管内受迫流动时，与壁面间对流换热关联式是： ；流体横掠过平板时动量交换与热量交换类比定律是： ；大空间饱和沸腾换热关联式是： 5肋片在垂直气流速度方向上开若干切口，（如图示）可强化对流换热，其理由是 。6两垂直表面的角系数可否表示为： X3，1+2=X3，1+X3，2 ( ) X1+2，3=X1，3+X2，3 ( )如有错误，请予以改正。 第5题图 第6题图7.画出一个大气压下水在大空间饱和沸腾时的饱和沸腾曲线，将曲线分区并标出名称，工业设备中沸腾常处在 。 其中横坐标= 。二、名词解释：（每题4分）1. 膜状凝结2. 定向发射率(写出定义式)三、在温度为260的壁面上伸出一根纯铝的圆柱形肋片，直径d=25 mm，高 H=150 mm。该柱体表面受温度tf =16的气流冷却，表面传热系数h=15 w/(m2K)。肋端绝热，试计算该柱体的对流散热量。如果把柱体的长度增加一倍，其他条件不变，柱体的对流散热量是否也增加一倍?从充分利用金属的观点来看，是采用一个长的肋好还是采用两个长度为其一半的较短的肋好?( 纯铝的导热系数=240 W(mK) )（16分）四、一热电偶的热接点可近似地看成为球形。初始温度为25，后被置于温度为200的气流中。问欲使热电偶的时间常数c = 1 s，热接点的直径应为多大? 热接点的直径确定后，热接点的过余温度达到初始过余温度的1% 需要多长时间？如果气流与热接点之间还有辐射换热，对所需的热接点直径之值有何影响?热电偶引线的影响略而不计。已知热接点与气流间的表面传热系数为350w/( m2K)，热接点的物性为：=20 W(mK)，c=400 J/(kgK), =8500kg/m3。（16分）五、一输送冷空气的方形截面管道，水平地穿过一室温为28的房间，管道外表面平均温度为12，截面尺寸为0.3 m0.3m。试计算每米长管道上冷空气通过上、下表面的自然对流从房间内带走的热量。注意：冷面朝上相当于热面朝下，而冷面朝下则相当于热面朝上。对均匀壁温情形，水平板热面朝上时有：Nu=0.54(GrPr)1/4 (1.43104 Gr 1.43107)及 Nu=0.15(GrPr)1/3 (1.43107 Gr 1.431011)水平板热面朝下时: Nu=0.27(GrPr)1/4 (105 GrPr 1011)特征长度为A/P,其中A为表面面积，P为周长。干空气的热物理性质(p=1.01325105Pa)t（）（kg/m3）102（W（mK）106（m2s）106（kg/（ms）Pr1012472.5114.1617.60.705201.2052.5915.0618.10.703301.1652.6716.0018.60.701（16分）六、有一3m4m的矩形房间，高2.5m，地表面温度为27，顶棚表面温度为12，房间四周的墙壁均是绝热的，所有表面的发射率均为0.8， 画出该系统的辐射换热网络图。 写出各表面角系数,X1,2,X1,3,X2,3 。(地面-1，顶棚（天花板）-2），墙壁-3) 算出顶棚和地板的净辐射换热量。 （16分） （4分） （2分） （3分）影响是在相同时间常数下，直径d可以有所增加。 （1分）五、解：水平板面：定型尺寸L=A/P=0.3*L/（2L）=0.15 (m) （2分）定性温度 tm=(tw + tf )/2=(12+28)/2=20 （2分） （3分）管道下表面:Nu=0.54(GrPr)1/4=0.54(7. 9631060.703)1/4=26.26 （2分）管道上表面: Nu=0.27 (GrPr)1/4=0.27(7. 9631060.703)1/4=13.133 （2分）管道上表面;h=Nu/L=13.1330.0259/0.15=2.267 (w/(m2K) (1.5分)管道下表面h=Nu/L=26.260.0259/0.15=4.534 (w/(m2K) (1.5分)=h上A上t + h下A下t=At（h上 + h下）=0.31(28-12) (2.267+4.534)=32.64 （ W） （2分） 本试卷共4页，此页为A卷第4页中原工学院A卷B卷20042005学年第一学期热能专业传热学课程期末试卷标准答案（即评分标准） 一、填空选择与画图 1。.Q1=Q2=Q3 （2 分）2. tm,n+1+tm,n-1+2tm-1,n-tm，n+2qwy/=0 （4 分）3.4.与垂直壁面自然对流换热（3） （1分） 受迫流动关联式（1） （1分） 类比定律（2） （1分） 饱和沸腾换热（6） （1分） 5肋片上开缝破坏了肋片表面的边界层，促进了边界层流体混合。（4 分）6X3,(1+2)= X3,1+ X3, 2 () （2 分） X1+2,3= X1,3+ X2,3 () （1 分） 1+2X 1+2,3=1X 1,3+2X 2,3 （1 分）7. （1 分）二、名词解释1凝结液体能很好地润湿地壁面，在壁面上形成一层完整的液膜向下流动。（4 分）2单位时间内，单位可见辐射面积辐射出去的落在单位立体角内辐射能量。（4 分）三、解：肋横截面积 （2分）（3分） （3分）若 H=300 mm时， mH=0.9486 （3分） （3分）柱体散热量未增加一倍，两个长度为其一半的较短肋好。 （2分）四、解：时间常数 （3分） （3分） 本试卷答案共2页，此页为第1页 六