绪论、导热部分练习题

一 填空题 1 热量传递的三种基本方式是 2 在稳态导热过程中 决定物体内温度分布的物性参数是 3 单位面积的导热热阻单位为 4 若 1 2 3分别表示铜 水和空气的导热系数 则按 其数值从大到小的排列顺序为 5 根据现行国家标准的规定 作为保温材料的物质 其导热系 数应小于 W m K 6 从传热角度看 发电机的冷却方式中 水冷与氢冷比较 是 的冷却效果较好 7 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温 为了达到较好的保温效果 应将 材料放在内 层 8 由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是 9 尾部烟道中烟气向省煤器传热的主要传热方式为 10 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空 其目的是减少 11 单值性条件包括几何 物理 时间和 12 对于实际工程中的肋片 当 Bi 时 就认为满 足一维导热条件 13 导热微分方程的推导应用了能量守恒定律和 定 律 14 根据非稳态导热过程的特点 可分为周期性非稳态导热 和 瞬态非稳态导热 两类 15 已知某大平壁的厚度为 15mm 材料导热系数为 0 15 壁面两侧的温度差为 150 则通过该平壁 的导热热流密度为 16 传热系数的定义式及单位是 物理意义指 17 及其单值性条件可以完整 地描述一个具体的导热问题 二 判断题 1 对流传热系数是物质的一种物理性质 2 多层圆筒壁稳态导热时 通过各层的热流密度相等 三 单项选择题 在每小题的四个备选答案中选出一个正确 答案 并将其号码填在题后的括号内 1 下列参数中属于物性参数的是 A 传热系数 B 导热系数 C 辐射角系数 D 换热系数 2 当采用加肋片的方法增强传热时 将肋片加在 会最有效 A 换热系数较大一侧 B 换热系数较小一侧 C 随便哪一侧 D 两侧同样都加 3 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温 为了达到较好的保温效果 应将 材料放在内层 A 导热系数较大的材料 B 导热系数较小的材料 C 任选一种均可 D 不能确定 4 对流换热系数为 100 W m2 K 温度为 20 的空气流 经 50 的壁面 其对流换热热流密度为 A B C D 四 名词解释 温度梯度 传热过程 稳态导热 集总参数 法 五 简答题 1 试分析室内暖气片的散热过程 各环节有哪些热量传递方式 以暖气片管内走热水为例 2 夏季在维持 20 的室内工作 穿单衣感到舒适 而冬季在保持 22 的室内工作时 却必须穿绒衣 才觉得舒服 试从传热的观点分析原因 3 对于附图所示的两种水平夹层 试分析冷 热表面间热量交换的方式有何不同 如果要通过实验 来测定夹层中流体的导热系数 应采用哪一种布置 4 4 导热系数 表面传热系数及传热系数的单位各是什么 哪些是物性参数 哪些与过程有关 5 为了节能 经常在圆形热力管道外用两种不同导热系数的材料进行保温 一种材料导热系数大 另一种材料的导热系数小 假设包裹的厚度相同 如果作为工程师 你认为是否有必要考虑先包哪种材料 为什么 6 用火炉烧开水 壶底的温度是接近火焰的温度还是接近水的温度 六 计算题 某燃烧室的三层平壁墙 自内向外的厚度和导热系数依次为 1 120mm 1 1 5W m K 2 20mm 2 0 2W m K 3 240mm 3 1 2W m K 导热面积均为 A 10m2 内层两面的温度分别为 t1 800 t2 650 求 另两层的外层面温度 t3和 t4 二 判断题 1 对流传热系数是物质的一种物理性质 答案 分析 对流传热系数不仅与物质的物性 如 等 有关 而且与流动状态等有关 P c 所以 h 并非物质的物理属性 2 多层圆筒壁稳态导热时 通过各层的热流密度相等 答案 分析 圆筒壁稳态导热时 通过各层的传热热流量相同 但由于各层传热面积不同 故热流密度不 同 五 简答题 1 试分析室内暖气片的散热过程 各环节有哪些热量传递方式 以暖气片管内走热水为例 答 有以下换热环节及热传递方式 室内空气及环境 对流换热 辐射换热 暖气片管道外壁 导热 暖气片管道内壁 对流换热 热水 2 夏季在维持 20 的室内工作 穿单衣感到舒适 而冬季在保持 22 的室内工作时 却必须穿绒衣 才觉得舒服 试从传热的观点分析原因 答 首先 冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同 夏季室外温度比室内气温高 因此通过墙壁 的热量传递方向是出室外传向室内 而冬季室外气温比室内低 通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室 外 因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同 夏季高而冬季低 因此 尽管冬季室内温度 22 比夏季略高 20 但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多 根据上题人体对冷感的感受主要是散热量的 原理 在冬季散热量大 因此要穿厚一些的绒衣 3 对于附图所示的两种水平夹层 试分析冷 热表面间热量交换的方式有何不同 如果要通过实验 来测定夹层中流体的导热系数 应采用哪一种布置 答答 a 中热量传递的方式主要有热传导 b 中热量传递的方式主要有热传导 自然对流 所以如果要通过实验来测定夹层中流体的导热系数 应采用 a 布置 4 4 导热系数 表面传热系数及传热系数的单位各是什么 哪些是物性参数 哪些与过程有关 答 答 导热系数的单位是 W m K 表面传热系数的单位是 W m2 K 传热系数的单位是 W m2 K 这三个参数中 只有导热系数是物性参数 其它均与过程有关 5 为了节能 经常在圆形热力管道外用两种不同导热系数的材料进行保温 一种材料导热系数大 另一种材料的导热系数小 假设包裹的厚度相同 如果作为工程师 你认为是否有必要考虑先包哪种材料 为什么 答答 要考虑保温材料包裹的先后次序 为了保温 应使总的导热热阻最大 当管外包裹两层保温材料 时 导热系数小的材料包裹在管内时 其导热热阻为 导热系数大的材料包裹在管内时 其导热热阻为 在 d1 d 2 d 3相同时 两者的热阻之差为 0 ln ln 11 2 1 2 3 1 2 21 d d d d 所以 将导热系数小的保温材料包在内层 保温效果比较好 6 用火炉烧开水 壶底的温度是接近火焰的温度还是接近水的温度 答 为了抓住问题的实质 暂不考虑壶底金属材料的热阻和污垢热阻 即将壶底内 外表面的温度统 一用 tw 来表示 设 ti to 分别代表水和火焰的温度 由牛顿冷却定律 q 00wiwi tthtth 由于水侧的对流传热系数远大于空气侧的对流传热系数 即 由上式可知 i h 0 h i h 0 h 0iww tttt 即火焰与壶底的温度差远大于壶底与水的温度差 也就是说的数值很小 iw tt iw tt 由此可以得出结论 壶底的温度接近水的温度 推广开来 当两种流体通过壁面换热时 若对流传热系数 相差较大 也可以说对流传热热阻相差较大时 壁温总是接近较大 即对流热阻小 的那一侧流体的温度 六 计算题 某燃烧室的三层平壁墙 自内向外的厚度和导热系数依次为 1 120mm 1 1 5W m K 2 20mm 2 0 2W m K 3 240mm 3 1 2W m K 导热面积均为 A 10m2 内层两面的温度分别为 t1 800 t2 650 求 另两层的外层面温度 t3和 t4 解 由傅里叶定律 112 3 1 A tt 1