传热学试卷及答案学习指南(专本科函授)

传热学-学习指南一、 概念题2022℃的室内工作时，却必需穿绒衣才觉得舒适。试从传热的观点分析缘由。管内走热水为例。的冰箱耗电量大?导热系数的定义？写出傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。管内强制对流换热的强化机理和手段。试简述强化分散换热的原则和途径。影响沸腾换热的因素有哪些？空气横掠管束时，沿流淌方向管排数越多，换热越强，面蒸气在水平管解释。并不显著，试分析缘由。热水在两根一样的管内以一样流速流淌，管外分别承受空气和水进展冷还是水冷的管道的传热系数影响较大?为什么?有一台钢管换热器，热水在管内流淌，空气在管束间作屡次折流横向冲管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。二、计算题内外表积等于平壁外表积，如以以下图，试问哪种状况下导热量大？平板 圆管11示意图导热系数分别为1

＝0.08W／(m·K)，

＝0.03W／(m·K)的材料，其厚22mm1mm，中间紧夹有一层厚度可以不计的加热膜．加热膜温度维601一侧维持在t1

＝302的一侧的温度tf

＝20℃，外表传热系数h＝50W／(m2·K)的气流相通，如以以下图。假定过程为稳态，试确定加热膜所施加的热流密度大小。22示意图夏天，—置于室外的球形液氦罐，罐内液体温度保持在-196℃。球罐外2m30cm的保温层。由于某种缘由，该保温材料的保温性能变差，其平均导热系数为0.6W／(m·K)。环境气温高达40℃，罐外空气与保温层间的外表传热系数为5W/(m2·K)。试计算通过保温层的热损失并推断保温层外是否结霜？假定球罐外壁温与罐内液体温度相等。33示意图一厚度为10cm的无限大平壁，导热系数为15W/(m·K)。平壁两侧置于温度为20℃，外表传热系数为50W/(m2·K)＝4x104W/m3。试确定平壁内的最高温度及平壁外表温度。44示意图如以以下图的墙壁，其导热系数为50W/(m·K)，厚度为50mm，在稳态状况t2002023x2，式中tx的单位m。试求：墙壁两侧外表的热流密度；壁内单位体积的内热源生成热。55示意图对于一有限大物体在第三类边界条件下发生的非稳态导热过程，试分别Bi0BiBi作用？温度分布差异主要发生在哪一侧？平衡法列出节点〔i，j〕的离散方程式。网格划分如以以下图。67示意图mMd。78示意图oH＝45mm，厚＝10mmtof＝10t＝20h＝50／(2·K50W／(m·K)2、3、4的离散方程式，并计算其温度。f89示意图结果如下：u1=20m／s时，h1=50W／(m2·K)u2=15m／s时，h2=40W／(m2·K)假定换热规律遵循如下函数形式：Nul=0.5m。

CRe

mPnC，m，n为常数。正方r试确定：15m／s30m／s时的平均外表传热系数；否一样。假定上述各情形下的定性温度之值均一样。910示意图一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中分散，使内管外壁温度保持在0.8kg/s的水从套管换热器的环形空间中流过，40mm60mm，试确定把水加热到55〔400.635W/(mK)，653.3106Pas，cp

4174J/(kgK)，Pr4.31〕501.01325×105Pa的空气，平行拂过一块外表温度为100.2m0.1m按平板长度计算的Re数为4×l04。温度为75℃时，空气的物性参数为=0.0299W/(m·KPr=0.70bTs=5800K的黑体。某选择性外表的光谱吸取比随波长Gs=800W／m2时，试计算该外表对太阳辐射的总吸取比及单位面积上所吸取的太阳能量。其中，当bT8000mKFb

0=0.8564；当T8500mKF

0=0.87471013示意图如以以下图为某一温度下漫射外表放射辐射的光谱分布。试确定：该外表的总辐射力；60°角的方向上放射的定向辐射强度。1114示意图—建筑商需要从两种漫射不透亮涂层中选择一种作为屋顶掩盖层的材料。两种涂层的光谱吸取比与波长之间的关系如以以下图。试问：哪种涂层使屋顶温度较低？夏季和冬季分别宜选用哪种涂层？1215示意图一种工业流体在顺流换热器中被油从300140℃，而此时油的进、出口温度分别为44℃和124℃。试确定：温度；传热面积足够大时，该流体在逆流换热器中所能冷却到的最低温度；种情形的传热系数和传热量均一样。质量流量为2.25kg/s、比热容为2023J/(kg·K)的油进入冷油器时温度为80℃。冷油器中冷却剂为水，与油呈逆流布置，其传热系数为560W/(m2·K)，传8m21240℃。试确定水的质量流量。某厂用—1m2300kg/h的油。油的比热容和进口温度分别为2200J/(kg·K)和110℃。水的进口温度为15℃，最大可用水体积流量为1.44m3/h，传热系数为450W/(m2·K)。试确定在顺流和逆流时所能到达的最低出口油温。参考答案一、 概念题答：首先，冬季和夏季的最大区分是室外温度的不同。夏季室外温度比室内度不同，夏季高而冬季低。因此，尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃)，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。答：有以下换热环节及热传递方式：(强制对流)；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。(或冷藏室)之间增加丁一个附加热阻，因此，要到达一样的制冷室温度，必定要求蒸发器处于更低的温度。所以，结霜的冰箱耗电量更大。答：导热系数：

，导热系数表示在单位温度梯度作用下物体内所产生的热流密度，它表征了nn

决于物质的种类和热力状态〔即温度压力等。qgradt

tn。nq是热流密度矢量；为导热系数，它表示物质导热本领的大小；gradt是空间某“-”号表示热量沿着温度降低的方向传递。物体导热量的大小与该处的温度梯度有关，且导热的方向指向温度降低的方向。答：1)强化的机理体的物性亦有助于强化换热。2)强化的手段承受短管，小直径管和增加壁面租糙度的方法。答：强化分散换热的原则：尽量减薄粘滞在换热外表上液膜的厚度。强化分散换热的途径：(1)(2)准时排液(3)外表改性，使膜状分散变为珠状分散。利用外表涂层(油脂、纳米技术)、离子注入等。答：1)不分散气体。溶解于液体中的不凝气体往往会使沸腾换热得到某种强化；响；液位高度。只有低液位沸腾会强化换热，外表传热系数增大。影响；答：空气外掠管束时，沿流淌方向管徘数越多，气流扰动增加，换热越强。热热阻越来越大，因而换热强度降低。答：冷油器中由于油的粘度较大，对流换热外表传热系数较小，占整个传热提高水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，故效果不显著。答：承受水冷时，管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，响较大。答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。二、 计算题解 由题意，平壁导热量：圆管壁导热量：故换热虽之比：明显，，所以因管壁的导热量大。解：由题意得，加热膜的热流应为向两板的导热量之和，即其中：所以：解：由题意得，通过球罐的热流量：因此，该球罐外外表已结霜。解：由于问题对称，可取—半做争论对象。平壁内最高温度位于中心截面(x＝0处)，可得：x=0：x：解：(1)由博里叶定律：所以墙壁两侧外表的热流密度：(2)由导热微分方程：解：图给出了三种情形下的非稳态导热问题。图中无限大平板与温度为t的流体处第三类边界条件下。图题示意图图(a)表示物体内部导热热阻

1Bh i

h

0。此时在任一时刻物体内部的温度分布都是均匀的，即温度分布与几何位置无关，仅为时间的函数。第一类边界条件．即壁面温度等于流体温度。Bi为中等大小时〔(c内外部同时存在。解：利用热平衡方法，对(i，j)in

=E其中in

为全部相邻节点导人热量的总和，E为在时间段内，把握容积热力学能的增量。由得：即：解：对节点M，列热平衡式：(圆截面积Ac＝πd2/4，周长P＝πd)2：3：4：H式中x

=t=100℃〕代入可得如下方程组：3 1 o利用迭代法解得：〔1〕

t2=92.2℃，t3=87.7℃，to=86.2℃C，m，n为常数，物性亦为常数(定性温度一样)，因此m之值，即所以 m=0.782当l=1m，u=15m/s时：当l=1m，u=30m/s时：〔2〕ReC值将发生变化，而外表传热系数则不随特征长度的转变而发生变化。可先假定管长满足充分进展的要求，然后再校核。解：此题为空气外掠平板强制对流换热问题。Re＝4×104＜5×105，属层流状态。故：空气定性温度：故散热量：解：先计算总吸取比：单位面积上所吸取的太阳能：〔1〕总辐射力为：EE

0100d5200d0100100

d50010005002023Wm2m0 5 10 15〔2〕漫反射外表辐射强度与方向无关，定向辐射强度为：L()LE

2023

636.6W

m2sr〔1〕A