哈工程2011传热学A卷试题及答案

2011年春季学期传热学 (A卷)答复一. (10分钟)外径为50mm的蒸汽管的外表面温度为400，其外包括厚度为40mm、热传导率为0.11W/(mK )的熔渣棉。 渣棉外加厚度45mm的煤灰发泡砖，热传导率为0.12W/(mK )，煤灰发泡砖外表面温度为50，求出该保温层每米的热损失，给出渣棉外表面温度。解：由多层圆筒壁的热传导流量式可知(3分)其中，c、m、(2分钟)0.11W/(mK )、0.12W/(mK )带入公式，可以得到W(1分钟)渣棉外表面温度，从能量守恒定律(3点)代入数据后，可得到(1点)二. (10分钟)直径12mm、初始温度1150K的钢球突然置于温度325K、表面热传导系数20W/(m2K )的空气中冷却。 钢球物性以l=40W/(mK )、r=7800kg/m3、c=600J/(kgK )已知. 试试钢球中心温度冷却到400K所需的时间吧？ 考虑到辐射的影响，冷却时间是长还是短？解：这是典型的非稳态热传导问题，首先计算其楼数的大小因此，可采用集总参数法计算该非定常问题。 (2分)公式： (4分钟)可得： (1分)代入数值后，可得到s(1点)考虑到辐射的影响，钢球散热强度增强，冷却时间缩短。 (2分)三、(10分钟)流体为空气时，实验测定横断面板的强制对流换热，测定空气温度相同，结果如下当时，当时。热交换规则假定常数，正方形特征尺寸遵循对角线的长度。 让我试一试。 指数有多大？解：从问题意识出发，从类似标准关系式知道即，相对于空气(2分钟)所以(3分)另外，所以(2分)所以，(1分钟)(2分)四(10分钟)水在内径d=2.6cm的管内以0.9kg/s的流量流动，管内表面温度为60，水的进口温度为20，水加热到40需要多少管长？ 已知的水物性参数温度()(kg/m3)(m2/s )kj/(kgk )20998.259.91.0064.1837.0230995.661.80.8054.1745.4240992.263.50.6594.1744.31解答：(1分)(2点)流体被加热(2分)(1分)根据热平衡，有(两点)(1分)无需修正(1点)五、具有一个微主体表面，面积是温度的另一微主体表面远离主体表面，面积是温度试图计算下降到相对立体角度的辐射能量，如这两个微主体面积的空间方位所示。根据立体角的定义(3点)(2分)(3分)(2分)六、计算问题(10分)直径平行的同轴圆盘相隔两个，两个圆盘放在墙壁温度高的房间里，一个圆盘，另一个圆盘隔热。 如果两个圆盘的背面不参与热交换，则求出圆盘1的纯辐射散热量和绝热盘2的温度。 已知同轴磁盘之间的角度系数。:辐射网络图如下所示(2分)角度系数，、(1分)(1分)所以(一分)(1分)(2分)(1分)(1分)7(10分钟).逆流式热交换器用水冷却润滑油。 流量为2.5kg/s的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为15和60，比热为4174J/(kg K )； 热油进出口温度分别为110和70，比热为2190 J/(kgK )。 传热系数为400W/(m2K )。 估算必要的传热面积，画出当时冷的、沿热流体流动方向的温度曲线。解对数平均温差为(3分钟)(2)计算水吸收的热量(2分)(3)计算传热面积由得(2分)冷热流体的温度模式是(3分钟)简单解答：1.(5分钟)根据热传导微分方程，非稳态热传导仅与热扩散率有关，与热传导率无关。 请判断这句话是否正确，并给出理由。a :上述想法是错误的(两点)。 由于描述热传导问题的完整数学描述不仅包括控制方程，还包括解条件，因此非稳态热传导的控制方程仅与热扩散率相关联，但是边界条件可以包括热传导系数。 (3分)2.(5分钟)串联热阻可重叠的条件是什么？答：在一个串联的热传递过程中，如果通过各链节的热流量相同，则各串联的总热阻等于各串联的热阻之和。 (5分)3(5点)让我们来说明一下为什么无限空间的湍流会自由流动，即使使用“错误”的定型尺寸，也能得到正确的表面热交换系数(无限空间湍流热交换的准则式)答：在无限空间湍流自由流动换热的规范式中，h被指出与板的高度无关，因此可以得出这些论点。 (2分)具体推送过程包括：(2分)自然对流湍流的表面传热系数显示出与定型尺寸无关的自模型化现象。 (1分)4 .蒸汽与温度低于饱和温度的壁面接触时，有哪些冷凝形式？ 发生不同冷凝形式的原因是什么？a :珠状凝结和膜状凝结。 (2分)凝结的液体能很好地润湿壁面时，液膜在壁面上扩展的凝结方式称为膜状凝结。 (1分)凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面上形成一个液珠，继续生长，沿壁面滚落，壁面重复液珠、生长、滚落过程，这种凝结形式称为珠状凝结。 (2分)5 .金属工件在炉内加热时，工件的颜色会随着加热温度的上升而发生怎样的变化？ 让我们从热传递学的角度来说明这种现象。 (5分)a :加热金属时金属温度低于500时，没有可见光的辐射，因此无法用肉眼感知金属色的变化(1点)随着温度的上升，金属逐渐呈现暗红、红红、橙色等颜色(2点)当温度超过1300时，会出现白旗。 (2分)6 .黑体表面与重辐射面相比，都是。 这是否意味着黑体表面和重