长理---传热学考试福利

1、填空题1、非稳态导热正规状况阶段的两种工程计算方法为图线法和 近似拟合公式法2、用数值方法求解物理问题时，一般会遇到 稳定性、收敛性、精度 三个问题。3、对流传热的影响因素归纳起来可以分为哪 5个方面，它们分别是：流动动力、流动状态、 几何因素、流动物性、是否相变。4、导出相似特征数的方法可归纳为相似分析 法和 量纲分析 法。5、相似原理所研究的是 相似物理现象 之间的关系。那些用相同形式并具有相同内容的 微分方程式所描写的现象称为 同类 现象。凡是彼此 相似 的现象,都有一个重要 的特性，即描写该现象的 同名特征数 对应相等。6、判断两个同类现象相似的条件是：同名的已定特征数相等.:单俏性条

2、件相似。7、大容器饱和沸腾曲线包括4个区域，它们分别为：自然对流 区、 核态沸腾 区、 过渡沸腾 区、 稳定膜态沸腾 区。8、气体辐射不同于固体和液体辐射的两个特点是：气态辐射对波长有选择性： 气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的。名词解释传热过程：热量由热流体通过间壁传给冷流体的过程。温度场:物体中存在的温度的场。等温面:温度场中同一瞬间相同温度各点连成的面称为等温面。热边界层:流体在平壁上流过时，流体和壁面间将进行换热，引起壁面法向方向上温度分布的变化，形 成一定的温度梯度，近壁处，流体温度发生显著变化的区域，称为热边界层。流动边界层：粘性流体（实际流体）流动时，在固体表面上形成的具有很大

3、速度梯度 （速度变化率）的薄层。 强制对流：当参与换热的流体受动力或压力的驱动时，其与固体壁面之间的换热称为强制对流 换热。自然对流:流体中，由密度差引起的对流流动叫自然对流。定，性温度:用以确定特征数中流体物性的温度就是定性温度。肋效率:肋片的实际散热量与其整个肋片都处于肋基温度下的最大可能的散热量之比。膜状凝结：蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就能在壁面上铺展成膜。这种凝结方式称为膜状凝结。珠状凝结：蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体不能很好的润湿壁面，凝结液体在壁面上形成一个个小液珠，称为珠状凝结。饱和沸腾:将水加热到饱和温度，在不锈钢管表面上进

4、行的沸腾称为饱和沸腾。核态沸腾：加热壁面的过热度dt二4。c后，壁面上个别地点开始产生气泡，并随 dt的增加， 气泡的扰动剧烈，传热系数和热流密度都急剧增大，由于汽化核心对传热起决定性影响，故 把这种沸腾称为核态沸腾。膜态沸腾：从Qmin起传热规律再次发生变化，这时加热面上已形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规则 的排离膜层，q随dt的增加而增大，此段称为膜态沸腾。大容器沸腾：沸腾时流体的运动由于温差和气泡的扰动所引起，称为大容器沸腾。汽化核心：加热壁面的过热度dt二4。c后，壁面上个别地点开始产生气泡， 这个地方就是汽 化核心。黑体：吸收率等于一的物体称为黑体。灰体:对各种波长辐射能均能同样吸

5、收的理想物体称为灰体。漫射体:辐射能按空间分布满足兰贝特定律的物体称为漫射体。辐射力：单位辐射面积向半球空间辐射出去的各种波长能量的总和称为辐射力。光谱辐射力：单位辐射面积向半球空间辐射出去的包括波长A在内的单位波长间隔内的辐射能力。定向辐射强度：单位可见面积向半球空间-方向的单位立体角中辐射出去的各种波长能量的 总和。投入辐射:单位时间内从外界投入到单位表面积上的各种波长能量的总和。有效辐射:单位时间内离开表面单位面积的总辐射能。角系数：表面1发出的辐射能中落到表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数。单项选择1、运动粘度的单位为(C )。A、W/(m K) B、W/(m2 K) C、m2/

6、s D、kg /(m s)2、导热系数的单位为(B )0 ,22A、m2/s B、W/(m2 K) C、W /(m K) D、kg/(m-s)3、导温系数的单位为(A )。 ,22A、m /s B、W/(m K) C、W /(m K) D、kg /(m s)4、在稳态导热中，决定物体内部温度分布的是（B ）。A、导温系数 B、导热系数 C、传热系数 D、体积膨胀系数5、导热问题的常见边界条件可归纳为 （B ）。A、两类 B、三类 C、四类 D、五类6、导热微分方程描写了（ A ）的温度分布规律。A、物体内部 B、物体边界上 C、初始时刻 D、以上三种情况下7、非稳态导热正规状况阶段的工程计算方

7、法有（A ）。A、两种 B、三种 C、四种 D、五种8、一个表示n个物理量间关系的量纲一致的方程式，如 r为这些物理量所涉及到的基本量纲 的数目，则该方程一定可以转换成包含（C ）个独立的无量纲物理量群间的关系式。A、n+r+1 B、n+r C、 n -r D、n+r-19、彼此相似的物理现象，它们的（D）必定相等。A .温度B.速度C.惯性力D.同名准则数10、下列特征数中，（C ）反映了流体物性对对流传热的影响。A、雷诺数 B、格拉晓夫数 C、普朗特数 D、努塞尔数11、绝大多数情况下，强制对流的对流传热系数（B ）自然对流。A、小于 B、大于 C、等于 D、无法比较12、同一种流体分别在

8、较长的粗、细两管中作强制湍流对流换热，如果流速等条件相同，则换热强度（C ）。A、粗、细两管相同 B、粗管内的大 C、细管内的大 D、无法比较13、根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A ）A.强制对流换热和自然对流换热B.沸腾换热和凝结换热C.紊流换热和层流换热D.核态沸腾换热和膜态沸腾换热14、管内流动时，由层流转变为湍流的临界雷诺数为（C ）。A、2300 B、1600 C、5M105 D、50015、流体在短管（l/d <60）内进行强制湍流对流换热时，其入口段修正系数（A ）A、 >1 B、 <1 C、 =1 D、 =016、水与空气两种流体先后在同一管中作强

9、制湍流对流换热，如果流速等条件相同，则水的 换热系数（B ）空气的换热系数。A、等于 B、远大于 C、远小于 D、无法比较17、对于外掠管束换热，其他条件相同时，叉排与顺排的换热强度相比（B ）0A、两者相同B、前者大 C、后者大 D、何者为大难以确定18、其他条件相同时，珠状凝结的表面传热系数（B ）膜状凝结的表面传热系数。A、等于 B、大于 C、小于 D、难以判断19、竖壁膜状凝结时，液膜由层流转变为湍流的临界雷诺数为（B ）。A、2300 B、1800 C、5父105 D、1.5><10520、当壁面过热度较小，壁面上没有汽泡产生时的传热属于（ A ）。A、自然对流 B、核态

10、沸腾C、过渡沸腾 D、膜态沸腾21、当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在 （B）会最有效。A.换热系数较大一侧B,换热系数较小一侧C.低温侧D.两侧22、汽化核心数随壁面过热度的提高而（B ）。A、减少 B、增加 C、先减少后增加D、先增加后减少23、蒸汽中若含有不凝结气体，将（ B ）凝结换热效果。A.大大减弱B.大大增强C.不影响D.可能减弱也可能增强24、热流密度相同时，核态沸腾时所对应的过热度 （C ）膜态沸腾时的过热度。A、等于 B、大于 C、小于 D、不同于25、当管长远大于管径时，圆管横向布置时的管外膜状凝结换热系数与竖放时相比，（A ）。A.横放时大 B.横放时小C.与横竖

11、放无关D.无法比较26、横管外表面膜状凝结时，液膜由层流转变为湍流的临界雷诺数为（B ）。A、2300 B、1600 C、5M105 D、360027、可见光的波长范围为（A ）。A、0.38 0.76m B、0.76 20m C、0.2 2 D、0.1 100 -28、在工业上所遇到的温度范围内，即2000K以下，有实际意义的热辐射波长范围为（B）。P352A、0.38 0.76m B、0.38 100/ C、 0.2 2胴 D、 0.1100-29、在热辐射分析中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为（C ）A、白体 B、黑体C、灰体 D、镜体30、热辐射传热中把吸收比等于1的物体定义为（B

12、）。A、白体 B、黑体C、灰体 D、镜体31、辐射力的单位为（A ）。A、W/m2 B、W/（m2 K） C、W/（m K） D、W/（m2 m）32、光谱辐射力的单位为（D ）。A、W/m2 B、W/（m2 K） C、W/（m K） D、W/（m2 m）33、定向辐射强度的单位为（B ）。A、kg/（m s） b、W/（m2 sr） c、W /（m K） d、m2 /s34、普郎克定律揭示了（ B ）。 A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系35、四次方定律揭示了（ A ）。 A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系36、兰贝特定律揭示了（ D

13、）。 A、黑体辐射力与热力学温度的关系C、吸收比与发射率之间的关系37、基尔霍夫定彳t揭示了（ C ） A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系38、维恩位移定律揭示了（ B ） A、黑体辐射力与热力学温度的关系 C、吸收比与发射率之间的关系B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能沿空间不同方向分布的规律B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能沿空间不同方向分布的规律B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能按空间方向分布的规律B、黑体辐射能按波长分布的规律D、黑体辐射能沿空间不同方向分布的规律B、黑体最大光谱辐射力的波长与热力学温度的关系D、黑体辐射能沿空间不

14、同方向分布的规律C ）倍。39、遵守兰贝特定律的辐射，数值上其辐射力等于定向辐射强度的（A、2 B、3 C、n D、440、对于漫射灰体表面其吸收比（ B ）同温度下的发射率。A、大于 B、等于 C、小于D、不同于42、影响物体发射率的因素为：（B ）A、物质种类、温度及压强B、物质种类、温度及表面状况C、物质种类、密度及压力D、温度、密度及压力43、外径d的球置于内径为3d的球内。则外球的内表面2对内球的外表面1的角系数X2,1为（D ）。A、1/2 B、1/4 C、1/8D、1/944、二氧化碳和水蒸气在光带内都能够（ A ）A、吸收辐射 B、反射辐射C、重辐射 D、不能辐射45、由辐射物

15、体表面因素产生的热阻称为（C ）。A、导热热阻 B、对流热阻C、表面热阻D、空间热阻46、对于灰体，具吸收比愈大，反射比（ A ）A、愈大 B、愈小 C、愈适中D、愈难确定47、物体能够发射热4B射的基本条件是（A ）A.温度大于0K B.具有传播介质C.具有较高温度D.表面较黑48、黑体表面的有效辐射（ B ）对应温度下黑体的辐射力。A .大于B .小于C .无法比较D.等于问答题采用集中参数法时，要求 Bi数应足够小，为什么？ P120流体与表面对流传热时，热量是如何传递的？P219写出Bi数P11& Fo数P12。Nu数P212、Pr数P212、Gr数P267的定义式，并阐述它

16、们的物理意义P241。Nu数与Bi数有什么区别？形式上Nu=hl/k,Bi=hl/k相同，但物理意义不同。Nu数中的k为流体的导热系数，而一般h为求知，因而Nu数一般是待定准则。Nu数的物理意义表示壁 面附近的流体的无量纲温度梯度，它表示流体对对流换热的强弱。而 Bi当数中 的k为导热物体的导热系数，且一般情部下 h为已知，Bi数一般是已定准则。 Bi数的物理意义是导热体内部导热热阻（l/k）与外部对流热阻（l/h）的相对大 小。粘度随温度变化较大的流体在管内加热时，其速度分布与等温流动有何不同（建议结合 图示说明之）？简述相似原理的基本内容。P230-6.1.2:123导出相似特征数的方法可

17、归纳为哪几种？P232P165P302简述导热问题数值求解的基本步骤。P163导热问题数值求解中，内节点离散方程的建立方法有几种？各为什么方法？大容器饱和沸腾曲线包括几个区域？各称为什么区？P315图为什么说在其他条件相同时，珠状凝结的换热系数远大于膜状凝结的换热系数?一个对流传热试验中，如实物和模型中的流体相同，且物性为常数，而模型缩小为实物的 1/5,问速度如何调整（5倍），才能保证试验结果的可用性。P242题6-1简述在使用特征数方程时应注意的几个问题。P240简述影响管束平均表面传热系数的因素。P258简述求解单向对流传热问题的主要步骤。答：确定对流换热的微分方程组（方程的推导思路、组

18、成）、对流换热边界层的微分方程 组（数量级的分析方法、方程组的组成等）、利用比拟理论求解（雷洛比拟、契尔顿-柯尔 本比拟）核态沸腾有什么特点？ P316试分析蒸气中的不凝结气体对膜状凝结传热的影响。P310简述将圆管改成椭圆管可以改善对流换热的原因。答：椭圆管边界层较圆管的边界层发展充分，使边界层变厚，增加了导热热阻，止匕外， 边界层分离较晚，分离后产生漩涡而强化传热的影响较小，这也导致了平均对流换热系数降 低。因此可以改善对流换热。X（2,3）,1 =X2,1 + X3,为什什么是辐射角系数？它有什么特性？P396如下图所示，有三个辐射面，它们的角系数是否有如此关系:么？P398因为利用角系

19、数可加性时，只有对角系数符号中部第二个角码是可加的，对角系数的第一个角码则无此关系。简述玻璃暖房温室效应的机理。 P373答：室内的物体吸收可见光，并以辐射的形式释放能量，由于红外辐射不能穿过玻璃房， 因此导致了能量在房内的积聚，从而导致了室内温度的升高，这就是玻璃暖房的工作机理。简述微波炉加热食品的工作原理。答：首先，微波是一种电磁波，这种电磁波不能被金属传导，只能被反射，而带有水分 的食物不仅可以传导这种电磁波，还能吸收其中的能量，从而温度升高，这就使食物得以加 热。为什么煤是黑的，而雪是白的？答：由于煤对可见光的吸收率较高，而反射的较少，因此我们看到的煤是黑色的；而白 雪对可见光的吸收率

20、较小，只能将其反射，因此我们看到的雪是白色的。简述网络法求解多表面封闭系统辐射换热问题的基本步骤。P412计算分析题#1、一直径为5cm的钢球，加热到450c后突然被置于30c的空气中冷却，设冷却过程中钢球表面与环境间的表面传热系数为24W/(m2，K),又钢球的九=33W/(m.K) ,Cp =0.48kJ/(kg,K) , P = 7753kg/m3。试用集中参数法确定钢球冷却到300c时所需的时间。P1213、两个平行放置的平板，均可认为是灰体表面，且发射率均为0.8 ,板1的温度为527 C,板2的温度为27 C,板间距远小于板的宽度与高度。求：(1)板1的自身辐射；(2)对板1 的投

21、入辐射；(3)板1的反射辐射；(4)板1的有效辐射；(5)板2的有效辐射；(6)两板问 的辐射换热量。解：(1)板1的本身辐射E1 =eEb1 =0.8父5.67父10工父(527 + 273)4= 18 579.5W/m2(2)对板1的投入辐射：首先计算两板间的换热 量：Eb1 -Eb25.67 10上(8004 -3004)q _2 ：1/ ；1 1/ ；2 -12/0.8-1= 15176.7W/m2由Ji G = q-Ji =£ Gi(1 一 )贝UG1 =(E1 q)/ : =(18 579.515176.7)/0.8 = 4253.5W/m2(3)板1的反射辐射：2Gi

22、(1 -)=4 253.5 (1 - 0.8) = 850.7W/ m2(4)板1的有效辐射J1 =E1 G1(1- ；)=18 579.5 850.7 =19430.2W/m2(5)板2的有效辐射：2J2 -G1 =4 253.5W/m2(6)板1,2间的辐射换热量：qe 15176.7W/m26、空心球内、外壁半径分别为 1及2,导热系数为九，试推导空心球壁的热阻表达式。47rZ（ti -t2 ） At1ri12 RR R R R 二 -=解:球壳导热热流流量为：1 ri -1 r2 ,64d1、一直径为5cm、长30cm的钢圆柱体，初始温度为30 C,将其放入炉温为1200c的加热炉 中

23、加热，升温到800c后方取出。设钢圆柱体与烟气间的表面传热系数为140W/(m2 K),试用集中参数法确定所需的时间。已知钢的 3 =33W/(m K) ,Cp =0.48kJ/(kg K) ,P = 7753kg/m3。解:Bivh V/A _ h L：d2l /4 / 二 dl 2 二d 2/4 1_ h dl /4l d/2140 0.05 0.3/4x330.3 0.05/2= 0.049 < 0.05可以采用集中参数法。（2分）hA:cVV 二上41 d/2 ;140 4 0.325:0.326 10%:c A：cdl 7753 480 0.05 0.3（2分）t - t -&

24、#39;-AJt0 -t：:800-120030 -1200=exp-0.326 10，（2分）（2分）得.二329s2、一直径为5cm的钢球，加热到450c后突然被置于30c的空气中冷却，设冷却过程中钢球表面与环境间的表面传热系数为24W/(m2 K) ,又钢球的儿=33W/(mK) ,cp =0.48kJ/(kg K) ,P = 7753kg/m3。试用集中参数法确定钢球冷却到300c时所需的时间。(钢球10分钟后冷却到300C ,求钢球表面与环境间的表面传热系数)解:BivhV/Ah 4 二R3/4二R2 h24 0.025/333= 0.00606 : 0.0333可以采用集中参数法。

25、 因（2分）hA-cV224 4 二 0.0252八 443 3 37753 4800.0253_ _ 41= 7.74 10s （1）（2分）t -t. 300 -30工/ =exp-7.74x104七）（2分）t0 -t:-450 -30（2分）得.=570s =0.158h#5、热空气以流量m = 0.05kg/s,通过一直径为d =0.15m ,长为l = 10m的钢皮风道，热空气的进、出口温度分别为L =103C及t2 =75C,求风道的散热损失及风道内壁的平均温度空气在90c时的物性为：cp =1009J/(kg K);£. =0.0313W/(m K)； =21.5 1

26、0上kg/(m s);Pr = 0.69解：空气平均温度为,103 75» .八tf =89 (C)(1 分)2故给定的物性恰好可用。于Ref:ud（1）、一、二 d2而流量 m = ：u4mRef-ud4m二 d4 0.05kg/s3.14 0.15m 21.5 10 J6kg/（m s）4= 19750 >10（3 分）（2分）（2分）流动为湍流，又流体被冷却，故选用公式0.80.3Nu = 0.023Ref Prf贵二0.023 197500.8 0.6903hm -11.73W, （m2 K）热空气每秒散失热量为= mcP(tf _tf) =0.05 1009 (103

27、-75)得壁温1412 6tW =tf =89 14126-63.4(C)二 dlhm3.14 0.15 10 11.73由于l /d =10/0.15 =66.7 >60； tf tW =89-63.4 = 25.6 (C) <50 (C)故无需进行管长与温差的修正。(3分)已知：1.013M105Pa下的空气在内径为76mm的直管内流动，入口温度为 65C,入口体积流量为0.022m3/s,管壁的平均温度为180C。求：管子多长才能使空气加热到115C。解：定性温度tf = 匚匕 =115 +65 = 90 C 22查附录得到Prf =0.69, f =21.5 10kg/(m

28、 s),，f =3.13 10，w/(m k),cpf = 1.009kJ/(kg k)在入口温度下，P= 1.045kg/m3,故入口质量流量： _ 2m =0.022 1.045 =2.299 10 kg/sRef4m二 d f 24 2.299 103.1416 0.076 21.5 10”= 1.7914 104 104t=tw-tf =180 -90 = 90C,超过式6-15的适用范围，应予进行温差修正。先假定长径比大于60,则有 0.50.5= 44.85.(Tf :0.80 4(Tf I44 0.80490 +273 )Nuf=Nuf! =0.023 RefP" !

29、= 0.023 父(1.7914 M 10 )父 0.69 . 父 VTw )iTw，'180 + 273/,f .3.13 10Whm =Nuf = 44.85 =18.47d0.076m ktmtf -tfnt w -'t f115-65。=87.64 C,180-65n 180-115 mcp(tf -tf) 二hm二dtm2.299 m 10 2 x 1.009 m 1000 父(115 65) 3m18.47 3.1416 0.076 87.64"/d =39.48 ,cl =10.7d、-I4 J二1(产一 I9 )=1 39.48 °7 =1.

30、076l =l /clmcp(tf -tf)C| hm -d tm2.299 102 1.009 1000 (115-65)“=2.788m1.076 18.47 3.1416 0.076 87.64已知：初温为30c的水，以m = 0.875kg/s的流量流经一根套管式换热器的环形空间。该环形空间的内管外壁温维持在100C,换热器外壳绝热，内管外径为40mm外管内径为60mm、t f解：定性温度查得：30 502=40C, =0.635W/ m K ,；=653.3 10*kg/m s ,Cp =4147J/kg K , Pr = 4.31,d= D -d = 60-40 =20mm cRe

31、4mdc二 D2 -d2 4 0.857 0.023.1416 0.062 -0.042653.3 101=16702求：把水加热50c时的套管长度。在管子出口截面处的局部热流密度。6w -282.5 10 kg/(m s ),流体被加热，按式(5-56),有:Nuf=0,027Re0.8Pr1/3：±f/w0.11 =0.027 167020.84.311/36 53/2 82j0.11二1 1 51-115.1 0.6352 “h = =365 4W / m K0.02o由热平衡式Cpm（t -t）=Ah（tw -tf）=叼伯匕tf）,得:"2.2moCpmt -t41

32、74 0.85750 -30二 dhtw-tf3.1416 0.04 3654.4 100 -30管子出口处局部热流密度为 q=h；：t =3654.4 100-50 =183kW/m2已知：一管道内径为500mm输送150c的水蒸汽，空气以5m/s的流速横向吹过该管, 环境温度为-10 C。求：单位长度上的对流散热量。解：d=0.5ms=0.5 X 3.14=1.57 mtf150 (-10)二7070 C空气的物性 二20.02 106, =2.96 10/Pr =0.694Rexul5 0.520.02 10-6=1248751Nu = 0.0266 Re0.805 Pr3 = 298.

33、3hm _2298.3 2.96 100.5=17.6598 w(m2k)。=h s(tw-t0) =17.6598 1.57 150-(-10) = 4 4 3 6 1w1 4已知：某锅炉厂生产的 220t/h高压锅炉，其低温段空气预热器的设计参数为：叉排布置,Si =76mm,S2 =44mm 管子外径d=40mm ,平均温度为150的空气横向冲刷管束，流动方向上总排数44,在管排中心截面上空气流速（最小截面流速）为 表面传热系数？求：空气与管束间的平均表面传热系数。6.03m/s。管壁平均温度为 185。求管束的平均解：定性温度*tw tft = tm =2150 1852= 167.5

34、c,得空气物性值为:?；. -0.0356W/ m K )=28.8 10-6m2/s, Pr =0.683Re 二ud 6.03 0.0428.8 103二8375,由d1.= 1.1据表(5-7)得 C =0.519, m =0.556,二 Nu = 0.519父83330.556 = 78.55h .也= 78.55 0.0356 =69.9W/m2d0.047、初温为35 c,流量m=1.1kg/s的水，进入直径d =50mm的加热管加热。管内壁温度为65 C,如果要求水的出口温度为 45 C,管长为多长?40c水的物性：Cp =4174J/(kg K);九= 0.635W/(m K)

35、p =653.3Ml0kg/(m，s);Pr=4.31)1首先应判断流态 Tf -(Tout Tin) =313K =40 C2查物性 九二0.635W/m K, Cp=4174J/kg K, V- =653.3x10-6, Pr =4.31Re 二4m二 94 1.13.14 0.05 653.3 10 "6二 42898 104流动为湍流，选用公式 Nu =0.023Re0.8Pr0.4h 0.05 =0.023 4289808 4.310.4 h = 2662W/(m2 K) 0.635由热量平衡式 h二dL(Tw -Tf) =mCp(Tout Tin)求得 L 二 mcp T

36、out "in1.1 417445 -35x -4.39mh 二dTw-Tf3.14 0.05 2662 65-40L = 4.39 =88 .60,不需要进行管长修正 d 0.05当采用四根小管径管子 并联代替大直径管子时，流经每根管子的流量 为原流量的1/4,故/ m4Re2 = 4 = m =1 Re =21449 >104为湍流。二 2 二叼2 2h2 0.025 =0.023 214490 8 4.310.4h2 = 3058W/(m2 K)0.635m7cp Tout -TinL2d2h2 Tw -1.14174445 -353.14 0.025 3508 65 -

37、40= 1.912mL2 =76.576,不需要进行管长修正 d5、有两个平行平板，面积相等，且足够大，均可认为是灰体表面。表面 1的温度为300K , 黑度为0.4 ,表面2的温度为400K ,黑度为0.6。求两表面的有效辐射，投入辐射及两表面 间的辐射传热热流密度22-1用平底锅烧开水，与水相接触的锅底温度为111C,热流密度为 42400W/m。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，试计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1W/(m.K)。解：由题意得tw -1110.003=42400,2w/m所以

38、 t=238.2 C2-9双层玻璃窗系由两层厚为6mm的玻璃及其间的空气隙所组成，空气隙厚度为8mm。假设面向室内的玻璃表面温度与室外的玻璃表面温度各为20 c及-20 C,试确定该双层玻璃窗的热损失。如果采用单层玻璃窗，其他条件不变，其热损失是双层玻璃的多少倍？玻璃窗的尺寸为60cmM 60cm 。不考虑空气间隙中的自然对流。玻璃的导热系数为0.78W/(m.K)o解:t1 -t2q1 二/-12-2,3 = 116.53W/ m2q2 -"% = 5200w/m、i.Q = Aq =41.95Wq2所以q15200二 44.62116.532-14外径为100mm的蒸气管道，覆盖

39、密度为20 kg / m3的超细玻璃棉毡保温。已知蒸气管道外壁温度为400 C,希望保温层外表面温度不超过50 Co且每米长管道上散热量小于163W,试确定所需的保温层厚度。解：保温材料的平均温度为400 50=225t= 2C由附录7查得导热系数为7=0.033 + 0.002&=0.08475W/(m.K).,d12二lnd2 l代入数据得到d2 = 0.314mmd2 - d1107mm所以22-18在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06W/(m.K),另一种为0.12W/(m.K),两种材料的厚度都取为75mm,试比较把导热系数小的材

40、料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形是否存在？假设在 两种做法中，绝热层内外表面的总温差保持不变。解：将导热系数小的材料紧贴壁管-11ft221 11ft2:50+75、(50 + 75 + 75'=19.19In i In il 50 J+ I 50 + 752T2 二 21将导热系数大的材料紧贴壁管则_ 2:1 L 飞 _ 2T L f一 1n2.5 1n1.6 一 15.47121故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。t - t2 q =-> 若为平壁，则平壁,1'2由于6 =61=另所以不存在此问题。2-

41、50试计算下列两种情形下等厚度直肋的效率:铝肋，儿= 208 W/(m.K),钢肋，九=41.5W/(m.K),2 h=284W/(m2.K)h=511W/(m2.K),H=15.24mm,H=15.24mm=2.54mm;=2.54mm；解：(1)mH 二因为th mH12hH=0.4997所以mHth0.4997 91.3%0.4997因为所以2-51mH2hHth mHmH= 1.501th1.50156.9%1.501在温度为260 c的壁面上伸出一根纯铝的圆柱形肋片，直径d=25mm ,高 H=150mm。该柱体表面受2 .温度tf -16C的气流冷却，表面传热系数h=15W/(m

42、.K)。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了一倍？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？d2t ：二；2 一 =°解：dx 中中=JAcdx所以得'=一 AQomth mH代入数据查表得，r=4°.1W当其他条件不变时h、2Hj：66.9W由上述结果可知长度增加一倍而散热量没有增加一倍，因此从充分利用金属的观点，采用长度为其一半的 较短的肋较好。313 一块厚20mm勺钢板，加热到 5000c后置于20%的空气中冷却。设冷却过程中钢板两侧面的平均表 22

43、52,面传热系数为35W/(m K)，钢板的导热系数为45W/(m，K)，若扩散率为1.375Ml0-m /s。试确定 使钢板冷却到空气相差 10 0c时所需的时间。hABi 0.0078 <0.1解：由题意知 故可采用集总参数法处理。由平板两边对称受热，板内温度分布必以其中心对称，建立微分方程,引入过余温度，则得:hAr -0dT怛3为h -h.：i): exp( ):c(V/A)-= =exp(-W)=exp(解之得：入：cv当8=10°C时，将数据代入得，3633s5-8、已知：介质为25c的空气、水及14号润滑油，外掠平板边界层的流动由层流转变为湍流的灵界5雷诺数 Re

44、c =5X10 , ug=1m/s。求：以上三种介质达到Rec时所需的平板长度。解：(1) 25c的空气 v=15.53 父10 m2/sRex=u：x1 x £=5 105v =15.53 10x=7.765m(2) 25 c的水 v =0.9055 M10 上m2/s x=0.45275m(3) 14 号润滑油v =313.7 M10"m2/s x=156.85m5614、已知：1.013父10 Pa下的仝气在内径为 76mm的直官内流动，入口温度为65 C ,入口体积3 . 一 、流量为0.022m /s,管壁的平均温度为 180C。求：管子多长才能使空气加热到115

45、C。,65 115 2t f 二二 90r3解：定性温度2C,相应的物性值为：P= 0.972kg/mCp =1.009kJ/kg K ,=3.13 10“W/m K ,=21.5 10“kg/m s , Pr = 0.690在入口温度下，P= 1.0045kg/m3,故进口质量流量：m =0.022m3/sM 1.0045kg/m3 = 2.298父 10/kg/s ,Re4m二d4 2.298 102 1063.1416 0.076 21.5=17906 104，先按l/d >60计,Nu0 U0.023 179060.8 0.690.4 -50.08, h = 50.08 0.03

46、13 =20.62W/ m2 K 0.076气在 115 C时，Cp =1.009kJ/(kg K ), 65c时，Cp =1.007kJ/(kg K )。故加热空气所需热量为： 33中=mcpt -Cpt =0.02298 1.009 10115-1.007 10 65 =1162.3W0.53273 +90 ;1273+180 J用教材P165上所给的大温差修正关系式:0.53363=0.8854532.96 m中 1162.3二dhtw-tf - 3.1416 0.076 20.62 0.885 180 = 90 一l/d =2.96/0.076 =38.6 <60,需进行短管修正

47、。采用式（5-64）的关系式:Cf+国八厂:1.0775,所需管长为2.96/1.0775=2.75m 。618、已知：10c的水以1.6m/s的流速流入内径为 28mm、外径为31mm、长为1.5m的管子，管子 外的均匀加热功率为 42.05W,通过外壁绝热层的散热损失为2%,管材的九二18W/（mk）.求：（1）管子出口处的平均水温；（2）管子外表面的平均壁温。解：10c水的物性为：二 999.7 kg/m3Cp =4.191 =57.4 10， v =1.306 10,20= 42.05 (1 -2%) = 41.209W15C,P =42.05WP放（1）设出口水平均温度为C水二998

48、.2Cp =4.183=59.9 10，v = 1.006 1。"15 C水的物性：、=998.7Cp =4.187=58.65 10 v = 1.156 10-6Pr =8.27管截面积20.028 二2s1 = = 0.00061544 m4V =0.00061544 1.6 = 0.000984704m3/sG = 0.98441kg/s- 999.7kg/m3P =GCp(t2 L) =0.98441 (C2t2 63) =41.099kW设出口温度为20 cP =0.98342 m (4.183 m 20 -4.183x10) =41.05kW 与 41.099 接近, 故

49、出口平均水温为 20 c(2)管内壁的传热面积为：2S2 =0.028： ： ： 1.5 = 0.1388m10 2015C1.6 0.0286 = 38754. 31.156 10Nu =0.023Re0.8Pr0.4 = 0.023 38754.30 8 8.27Refud0.4 = 250.8hmNu 250.2 58.65 10"t W1d0.02841.209 1000_ _2= 5253.4W/(m k)h S2tf =74.52 l (t w2 - tw1) 二2-d2ln(-2)/ 'd1ln(")/ ,tdlw2 2 l0 031 41.209 1

50、000 ln()/180.028. t2 3.14 1.5Wi= 24.736 +74.5 =99.23 c6-38、已知：在锅炉的空气预热器中，空气横向掠过一组叉排管束,s1 = 80mms2 = 50mm 管子外径d=40mm ,空气在最小界面处的流速为6m/s, tw =133C,在流动方向上排数大于10,管壁平均温度为165C。求:空气与管束间的平均表面传热系数。解:t Fm定性温度tw - tf 133 165二1492,得空气物性值为: =0.0356W/m K ,' =28.8 10-6m2/s, Pr = 0.683udRe = v6 0.04s1, s2用=8333,由=2 , 2 =1.2528.8 10d d据表(5-7 )得C =0.519, m =0.556,二 Nu = 0.519父83330.556 = 78.5578.55 0.0356269.9W/ m2 K 0.047-3、ts=40 C的水蒸气及ts =40C的R134a蒸气.在等温竖壁上膜状凝结，试计算离开x= 0 处为 0.1m、0.5m处液膜厚度。设 &=& 一%二5。解:/ 、 4ul l.：t