第二学期热工基础第3次作业

1、本次作业是本门课程本学期的第3次作业，注释如下：本次作业为9-12章内容。一、单项选择题(只有一个选项正确，共 10道小题)1 .导热系数是衡量物质导热能力的重要指标，其大小除与材料的成分、分子结构、密度有关外，还与()(A)物体的几何形状有关(B)物体的温度和含水率有关(C)物体的温度有关，但与含水率无关(D)物体的含水率有关，但与温度无关前面作业中已经做正确又正确正确答案：B 解答参考:2 .非稳态导热的() (A)温度场和热流密度都不随时间变化(B)温度场不变，热流密度随时间变化(C)热流密度不变，温度场随时间变化(D)温度场和热流密度都随时间变化|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正

2、确正确答案：D 解答参考:3 .集总参数法的适用条件是：Bi < (或Biv<),意味着()(A)该物体的体积很小(B)该物体的导热系数很大(C)该物体表面的对流换热热阻远大于内部的导热热阻(D)该物体表面的对流换热热阻远小于内部的导热热阻|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确 正确答案：C解答参考:4 .关于对流换热系数，以下说法错误的是()(A)液体的对流换热系数大于气体的对流换热系数(B)有相变的对流换热系数大于无相变的对流换热系数(C)紊流的对流换热系数大于层流的对流换热系数(D)光滑表面的对流换热系数大于粗糙表面的对流换热系数你选择的答案：前面作业中已经做正确又正确正

3、确答案：D 解答参考:5 . 一般情况下，强迫对流换热系数()自然对流换热系数(A)小于(B)等于(C)大于(D)无法比较你选择的答案：前面作业中已经做正确又正确正确答案：C 解答参考:6 .如图所示，两半球内表面之间的辐射角系数*,2为()(D) p/2|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：B解答参考：7 .削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，遮热板的表面发射率(黑度)越大，削弱辐射换热的效果()(A)越好(B)越差(C)没有影响(D)视遮热板的表面温度而定选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：B 解答参考:8 .将热电偶置于烟道中测烟气温度(烟气温度高于环境温度)，

4、在有、无遮热套筒条件下测得的温度分别为和1,判断下列四种情况中正确的是()(A) T=T2 V烟气真实温度(B) Ti =T2烟气真实温度(C) TiT2烟气真实温度(D) T2Ti烟气真实温度|选择的答案：D 正确正确答案：D 解答参考:9 .为强化传热采用的错误措施是()(A)提高流体的流速(B)在对流换热系数较小的一侧壁面加肋 (C)改良流体的物性(D)在对流换热系数较大的一侧壁面加肋|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：D解答参考：10 .下列说法正确的是()(A)平板和圆管加厚都能强化传热(B)平板和圆管加厚都定能削弱传热(C)平板加厚定能削弱传热，而圆管加厚不一定(D

5、)平板加厚定能强化传热，而圆管加厚不一定选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：C 解答参考:、判断题(判断正误，共25道小题)11 .不同温度的等温线绝不会相交|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：12 .热流线不一定总与等温线垂直相交|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：13 .热流密度的方向始终与温度梯度的方向相反|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确 解答参考:14 .热对流和对流换热描述的是相同的概念|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：15 .雷诺数表示流

6、体的惯性力和浮升力的比值上选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：16 .雷诺数表示流体的惯性力和粘性力的比值|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：17 .同样的对流换热现象，也可能有不完全相同的准则式|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：18 .任何物体，只要其温度高于 0 K,该物体就具有热辐射的能力选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：19 .在真空中不能进行辐射换热|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：20 .两物体辐射换热时，只是高

7、温物体向低温物体放热正确答案：说法错误解答参考：21 .两物体的辐射换热量为零，就表示两物体没有辐射换热|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：22 .辐射换热时，能量的形式会发生变化|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：23 .黑体的吸收比（率）和反射比（率）都是最大的选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：24 . 一定温度下，黑体的辐射力最大|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：25 .辐射表面的温度越高，辐射能量中可见光的份额越大选择的答案：前面作业中已经做正确 又

8、正确正确答案：说法正确解答参考：26 .角系数是一个纯几何参数|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确 解答参考:27 .辐射表面的温度越高，角系数越大|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：28 .黑体和灰体的表面热阻均为零上选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：29 .角系数越大，辐射换热的空间热阻越小|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：30 .在两个辐射换热表面间插入遮热板，原来两表面间的辐射换热量减少|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：31

9、 .遮热板的表面发射率（黑度）越低，遮热效果越差|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：32 .对流换热系数h较小的情况下，可采用表面加肋的方式强化换热|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：33 .在管道外表面包裹保温层总能起到削弱传热的作用正确答案：说法错误解答参考：34 .在管径较小的情况下，需要考虑临界热绝缘直径的问题|选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确正确答案：说法正确解答参考：35 .在冷、热流体进出口温度相同、传热系数k、及换热面积都相同的条件下，换热器顺流布置和逆流布置的传热效果相同。|选择的答案：前面作业中已经

10、做正确 又正确正确答案：说法错误解答参考：（注意：若有主观题目，请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题答案。）三、主观题（共14道小题）36 .对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。试写出矩形槽道（设槽宽为B流体7知所为 H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为di,外径为d2）的当量直径计算式。参考答案：解：押后槽适当量直径工乩=4且匚=4BH（2H十同心套管环状通道当量直径同=4山0 = 4""""）=也 冲出一4|37 .用比较法测得某一表面在 800K时的辐射力恰等于黑体 400K

11、时的辐射力，试求该表面的黑度选择的答案：前面作业中已经做正确 又正确解£黑体的辐射力：灰体的辐射力：目二色卡材由即意，有 也4 : 2区，. ._ .r4 (400V该表圆的黑度/二T"二 一 二05=062”.3。参考答案：38 .如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面 3, Ai = 2 m； A2 = 4 m2 , A 3 = 6 m2,现已求得 ,2 = , X3，1+2 =，求 X，3参考答案:解：利用角系数的可加性，有：X3, 1+2 = X31 + X求得：%,1 = K, 1+2 %,2=再利用角系数的相对性，有：A1 X, 3=A 3 X3,1所以

12、 X1, 3=A 3 X3,1 / A1 =6X 2 =39 .写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式n-k(l -1 血 f)_(%一%)"仅由r - 1 tV 1k 十A A卜)参考答案：40 .对管径较小的管道，在包裹附加层削弱传热时，为什么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象什么情况下才能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用 参考答案：答：管道包裹附加层虽在传热过程串联热路上增加了一个导热热阻， 但同时增加 了外表面的对流换热面积，使外表面的对流换热热阻减小。如果增加的导热热阻 小于对流换热热阻的减小量，包裹附加层后反而会强化传热。因此，只有在包裹 层超

13、过一定厚度的前提下，才能起到削弱传热的作用。41 .用平底锅烧开水，锅底有一层 3mm#的水垢，水垢导热系数为 1 W/ (m-K),当热流密度为x 10 4 W/n2 时，与水接触的锅垢表面温度为 110C,试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少解；设锅底与水垢接触面的温度为加与水接触的锅垢表面温度为如通过水垢层的热流密42." = q 上 + g 4.24 104A平面墙厚20 mm,其导热系数4 =1.3 W/(m - *C)口为了使每平方米墙的热损失不超过1830w,00在墙外覆盖了一层导热系数C和30 C,试确定保温层应有的厚度。为=C,35 W/Cm )的保温材料。已知复合

14、壁的两侧温度为13参考答案:(/解二由多层壁导热公式：A2 二1300-30 0S1 n .一一x 03? = 0.23 ? m1830结论：保温层丽小厚度为23工5 mm.43. 一直径为50mm勺钢球具有均匀温度 450C,突然放入恒温30c的空气中冷却。已知钢球表面与环境的表面传热系数h =24W/ (m2 K),钢球的热容量(密度和比热的乘积)p c = 3721 kJ/ (胡 K),导热系数 人=35W/(m-K),试问10 min后钢球的温度。参考答案:>10-3 =0.017 <01可用集总参数法.pad= 0.6285=乙= 0.623 a t tt = 0.628

15、5(t0 - ) -b= 0.(5285(450 - 30) + 30 - 293.9,匕川44.直径50 mm的铜球，其导热系数人=85W/ (mC),热扩散率 a=x 10-5m/s,初始时温度为300C,现把铜球置于36c的大气中，铜球表面对流换热系数为30 W/(m2- C),试用集总参数法计算铜球温度达到90c时所需的时间。参考答案:已知才 & = 50 11Md A= 85i = 2.95 HCrhM 溪 tD = 300 "C ；t = 36 ； A= 30 w/（in3 *） r=90 ctj求:；铜球达到90c时所需的时间kR 30x0.025 解.*/ B

16、i = = 9.0088怖丸 85<0.1可以用集总参数法/l4 1口 一 E, cihA % 一 士/lT In二 13 0g = 2117 min 2.95xl05 x30x4-7?2300-3645.将初始温度为80c的紫铜棒(直径为 m、长)突然置于20c的气流中，5分钟后紫铜棒的表面温度降至U34C。已知紫铜的密度为8954 kg/m3,比热容为 J/(kg C),导热系数 人=386W/ (m-C)。试求紫铜棒表面的对流换热系数。参考答案:已知: d = 0.09m ;=0,2 m ; 4 = 80七；勺=20七；e= 5乂 60 = 300s ;2-34；持=8954侬枇I

17、，仃=383.1加侬七）；金=3；86 W/m第）/求；对流换热系数加解*设本题满足集总参数法使用条件，由集息参数法公式,有一j4 fq if7 _ 工研 _0.04 x02_ 1A lRl + IrrR2 2x 0.2 + 2 / 0.04 GO$954x 383 lx -h ="m 土"?-6080- 20= 27,535? W/(m2hR校核 Bl；=二rX.”7.3355 <0.04336-=0,028" <0.1可以用集总参数法，上述计算有效。46.如图所示，三个无限大的平行平板，平板 1的温度为1200 K,平板3的温度为600 K,且&#

18、163; i =, £ 2=,£3=,求平板2的温度，并画出热路图、标出热阻（平板2的导热热阻不计）。参考答案:I " A'l1一、Irfe： 11-苞4 邑小 /A)4及22 Az解：对平行板，A=A= A Xi 2=X2 i,故可由辐射换热的基本公式6_ % 后 2圻 1 的 _1-司111Jh; + 4 一 + 一 一-1同43112电2 比4冯, &2r导得3个平行平板的辐射换热热路为串联热路，1、2板和2、3板之间的热流密度相等，由于板面积相等，所以辐射换热量相等。即代人求解，得，I热路图如下（各热阻已标出）：I- A'l11&#

19、39;311-七气4 A Mj 与小 与H) 4及工电447.用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800C,炉墙温度为600C。若热电偶表面与烟气的对流换热系数h=50W/（吊- C）,热电偶表面的发射率为，试求烟气的真实温度。参考答案：已知：ti = 800 C, tw = 600 C , h=50 W/ （ m2 C） , e 1=求：t f =解：本题可由热平衡法求解热辐标,二小也的二荀且%(邛时流换热；葩=九4 Of -4卜 J在稳态下：曲=。2炉./；2YES热罩.7 = 7； 4-0, (7f - 7) = 1745=1475 6 山为减少测量误差，可利用以下措施;；减少荀(采用磨

20、光热电偶表面的方法，但住住由于生锈和污染而降低效果)i提高接点处的加值(可采用抽气装置来加大沆速1 F管外敷吃热层，使几一®加设蟋重侬恐堂两端是空的，使废气能与接点接触工产48.冬季室内空气温度tfi=20C,室外大 气温度tf2=10C,室内空气与壁面的对流换热系数h产8W/(mi - C),室外壁面与大气的对流换热系数h2=20W/(m2 C),已知室内空气的结露温度td=14C,若墙壁由X=(m)- C)的红砖砌成，为了防止墙壁内表面结露，该墙的厚度至少应为多少参考答案:解：传热问题热阻网络:热流密度q= 培一切Rc + Rgft1 jr-+ - +若濡壁内壁面盘度时会结霭，由

21、于串联热路中g处处杵等.所以q=% +&6 + 1 h2(1A 12)联立求葬，可求得箱的厚度3=027m。卡49.在一换热器中，热流体的进出口温度分别为 300c和200C,冷流体的进出口温度分别为 40c和150C, 流动方式为逆流，换热器的散热面积为30 m2,传热系数k为100 W/ （m2- C）,求换热器的传热量。参考答案：解：逆流时的对数平均温差为(300-150)-(1(10-40)换热器的传热量Q = 100 x 30 >15-1 95 = 46-1 kW三、主观题（共14道小题）（主观题请按照题目，离线完成，完成后纸质上交学习中心，记录成绩。在线只需提交客观题

22、答案。）36 .对流换热计算中，定型尺寸是对对换热过程有明显影响或起主要作用的尺寸。试写出矩形槽道（设槽宽为B流体7知所为 H）和同心套管环状通道（设环状通道内径为di,外径为d2）的当量直径计算式。37 .用比较法测得某一表面在 800K时的辐射力恰等于黑体 400K时的辐射力，试求该表面的黑度。38 .如图所示，1、2表面在同一平面上，均垂直于表面3, Ai = 2 m2, A2 = 4 m2 , A 3 = 6 m2,现已求得 X3,2 = , Xs 1+2 =,求 X,339 .写出冷热流体通过单层平壁传热时单位面积传热量q的计算式40 .对管径较小的管道，在包裹附加层削弱传热时，为什

23、么会出现包裹附加层后传热反而增强的现象什么情况下才能保证包裹附加层后总可以起到减少热损失的作用41 .用平底锅烧开水，锅底有一层3mm#的水垢，水垢导热系数为1 W/ (m-K),当热流密度为x 10 4 W/n2时，与水接触的锅垢表面温度为110C,试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少水境yyy 乂 »了”,锅底42 .平面墙厚20 mm,其导热系数 =L3 W/(血 ) Co为了使每平方米墙的热损失不超过1834 = 0 35 W/Cm . )0w,在墙外覆盖了一层导热系数二的保温材料。已知复合壁的两侧温度为1 300C和30C,试确定保温层应有的厚度。43 . 一直径为50mm勺钢球具有均匀温度 450C,突然放入恒温30c的空气中冷却。已知钢球表面与环境的 表面传热系数h =24W/ (m K),钢球的热容量(