华中科技大学2004传热学答案.docVIP

华中科技大学二零零四年招收硕士研究生入学考试试题答案一、简答题1、答：时间常数的定义为0=cv/aA 采用热电偶测量温度时，根据非稳态积总参数法的无量纲温度表达式，时间常数越小，热电偶越能反映出流体温度的变动，动态温度测量精确度越高。2、答:流体流动时，粘性的作用区域仅限于靠近壁面的薄层内，这一区域为速度边界层。边界层外速度梯度很小，粘性作用可以忽略，流动可以认为是理想流体的无旋流动，求解容易得多，在外边界层内速度变化很快。 边界层厚度：通常规定达到主流速度外99%处的距离为流动边界的厚度。在近壁面的一个薄层，流体温度沿法线方向剧烈变化，在薄层外，温度梯度几乎为零。这个薄层为温度边界层。 一般温度达到来流99%的位置定义为热边界层。r=v/a是动量扩散能力之比。当pr1时，t当pr=1时，t=当pr1时，t核态沸腾过渡沸腾膜态沸腾CHFDNB自然对流412610100q3、答：起始沸腾点t/随着过热温度t=tw-ts的增加会有四个换热规律全然不同的区域：1）自然对流区：壁面过热温度小时沸腾尚未开始，换热规律服从单相自然对流规律；2)核态沸腾区：从开始沸腾点开始，在加热面的某些特定点上产生气泡。开始阶段，汽化核心产生气泡彼此互不干扰，称孤立气泡区。随着t的进一步增加，汽化核心增加，气泡互相影响，并会合成汽块及汽柱。核太沸腾又称泡状沸腾。特点是温差小，换热强，一般工业应用都设计在这个范围内。这个区域的终点是临界热流密度点。3）过渡沸腾：从峰值点进一步提高t，热流密度不仅不升高，反而越来越降低。这是因为气泡产生的速度大于它脱离加热面的速度，气泡汇聚覆盖在加热面上，传热过程只依靠蒸汽的导热和辐射，因而传热恶化。这种情况持续到最低传热流密度为止。过渡过程很不稳定。4）稳定模态沸腾：从最低热流密度起换热规律再次发生转折。这时随着tw的提高，辐射换热量占据的比例越来越大，所以q随t的增加而增加。不过化热系统比凝结时小的多。4、答：ut/x+t/y=a2t/2y等号左边为对流项，右边为扩散项。5、答：Gr=gtl3/v2一般用于计算自然对流换热6、答：Bi=l/5/l/h=hl/5是固体内部导热热阻和边界处对流热阻的比值。5是固体的导热系数，l是固体的的特征长度 Nu=hl/f是表征对流传热强弱的无量纲量。f是流体的导热系数。L是流体侧的特征常数。7、答：灰体是单体吸收率为常数的物体。其黑度等于其吸收率。8、答：不一定。因为假装肋片会增大流动阻力，队于不同流体，其综合影响不一定会增强传热。9、答：我们把1表面辐射出去的辐射能投到2表面上去的份额定义为表面1对表面2的角度系数，记为X12。将从能量传递角度定义的角系数视为一个纯几何量，只能在等强度辐射表面之间的辐射能量传递中才能成立。10、答：传热环节包括：热水和暖气内壁内壁面的对流换热和辐射换热，暖气内壁面与外壁面之间的导热，外壁面与室内空气的对流换热与辐射换热。二、解1）当只有下表面与油接触时，由能量守恒： Vcdt/d=-hA(t-t1)引入 =t-t1 Vcdt/d=-hA 初始条件为： （0）=t0-t1= 0 d / =-Hadt/cV 积分得： / 0=exp(-hA/cV)=exp(-h/cl)当=120s时 / 0=exp(-200120/78004600.05)=0.875当=120s时圆柱体的温度为t=0.875（700-100）+100=6252）当上下底面都传热时，由能量守恒：（=-120s） Vcdt/d=-1A(t-t1)-h2A(t-t2)Vcdt/A(h1+h2)d2=-t-(h1t+h2t)/(h1+h2)令=t-(h1t+h2t)/(h1+h2)0=t-(h1t1+h2t2)/(h1+h2)=625-（200100+4020）/（200=+40）=540则 d/=exp-A(h1+h2)/ cvd2解为 /0=exp-A(h1+h2)2/cv=exp-(h1+h2)2/cl当=600时，=-120s=480s /0=exp-(200+40)480/78004600.05=0.526 =0.5260=0.526540=284 t=+(h1t1+h2t2)/(h1+h2)=284+85=3693）热平衡时=，故=0 t=(h1t1+h2t2)/(h1+h2)85xx+dxX dxs2xtol=L/2三、解：由于对称性，此问题等效为原厚度的两倍，长度一半的肋片问题:由能量守恒：x=x=dx+x x=-Acdt/dxAc为截面积x=dx=x+d/dx=-Ac(dt/dx)dx-Ac(d2t/dx2)dxx =hpdx(t-t)令m=(hp/Ac)1/2=(h/)1/2 =t-t为过余温度得微分方程：d2/dx2=m2边界条件为：x=0;= = o=t0-tx=l=L/2;d/dx=dt/dx=0微分方程通解为：=c1eml+c2e-mx确定常数： x=0;0=c1+c2x=l;=c1eml-c2e-mx得：c1=0/(1+e2ml),c=0e2ml/(1+e2ml),ml=l(h/)1/2=0.1（32/500.01）1/2=0.8温度分布为=0（emx+e2mle-mx）/(1+e2ml)= 0chm(x-l)/ch(ml)X=l=L/2处：= 0ch(0)/ch(ml)= 0/ch(0.8)=30/1.34=22.39钢板中心温度为：t=22.39+20=42.39四、解：当量直径 de=(D2-d2)/(D+d)=D-d=0.06-0.04=0.02m Re=mde/（D2-d2）f/4=40.8570.02/（0.062-0.042）992.2=16696.54 G2c2，即热流体