传热学储运试题3

2003-2004学年第一学期期末考试题专业班级：储运01-班课程名称：传热学第1页共2页一简答题（30分）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写出由斯蒂芬一玻尔兹曼定律揭示的热辐射热量定义式，并说明式中的的单位是什么？3写出导热问题常见的三类边界条件。4在东北地区，建房用砖采用实心砖还是多孔空心砖好？为什么？（仅考虑传热问题）5在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s。从传热学角度，你认为可信吗？为什么？6判断两个对流换热（受迫）现象相似的条件是什么？7写出影响膜状凝结的因素（任选3个）。8写出自然对流换热现象中格拉晓夫数的物理意义及表达式。9什么是黑体？10、写出光谱发射率的概念。二计算题（1-5题每题7分，6题5分，共40分）一双层玻璃窗，宽1.1m，高1.2m，厚3mm，导热系数为1.05''；中间空气层厚5mm，设空气隙仅起w/fm-k}'wKm-k}导热作用，导热系数为0.026''。室内空气温度为25C，表面传热系数为20；室外空气函（妒•止）温度为T0C，表面传热系数为15。试计算通过双层玻璃窗的散热量和只有单层玻璃窗的散热量，并比较。（假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同）—外径为0.3m，壁厚为5mm的圆管，长为5m，外表面平均温度为80C°200C的空气在管外横向掠过，表面传热系数为80加"地■"）。入口温度为20C的水以0.1陋的平均速度在管内流动。如果过程处于稳态，试确定水的出口温度。水的比定压热容为4184’/（、/），密度为980§沸。神妒.k）3、用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为20C，与气体的表面传热系数为10。热电偶近似为球形，直径为0.2mm。试计算插入10s后，热电偶的过余温度为初始温度的百分之几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1%，至少需要多少时间？已知热电偶材料的导热系数67''，密度7310，比热容228g。一半径为门的长导线具有均匀内热源①，导热系数为鱼。导线外包有一层绝缘材料，其外半径为门，导热系数为绝缘材料与周围环境间的表面传热系数为龙，环境温度为么。过程是稳态的。试：列出导线与绝缘层中温度分布的微分方程式及边界条件；求解导线与绝缘材料中的温度分布提示：在导线与绝缘材料的界面上，热流密度及温度都是连续的。一种工业流体在顺流换热器中被油从300C冷却到140C，而此时油的进、出口温度分别为44C和124C。试确定：在传热面积足够大的情况下，该流体在顺流换热器中所能冷却到的最低温度；在传热面积足够大时，该流体在逆流换热器中所能冷却到的最低温度；在相同的流体进口、出口温度下顺流和逆流换热器传热面积之比。假定两种情形的传热系数和传热量均相同。6、液氧储存容器为双壁镀银的夹层结构，外壁内表温度tw1=17C，内壁外表面温度为tw2=-173C，镀银壁的发射率为8=0-02,试计算由于辐射换热引起的单位面积容器壁的散热量。考题答案2一、简要回答下列问题（30分）1有以下换热环节及传热方式：由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热（强制对流）；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；由暖气片外壁全室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。2①I矛5F）2、，3、规定了边界上的温度值的第一类边界条件；规定了边界上的热流密度值的第二类边界条件；规定了边界上物体和周围流体间的传热系数及周围流体的温度的第三类边界条件。4、在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数为0.5湖（刑’*），而多孔空心砖中充满着不动的空气，空气在纯导热时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。因而用多孔空心砖好。5、根据时间常数定义，丁=eW姒，在一定条件下，户，匕，七月可以认为是常数，但表面传热系数"确是与具体过程有关的过程量，与测温元件安装的具体环境的换热条件有关。因此，其说法不可信。6、同名的已定特征数相等；单值性条件相似。7、不凝结气体；蒸汽流速；过热蒸汽；液膜过冷度及温度分度的非线性；管子排数；管内冷凝凝结表面的几何形状8、浮升力与粘性力之比的一种度量，9、我们把吸收比@=1的物体称为黑体10、表示实际物体的光谱辐射力与同温度下黑体的光谱辐射力的比值。二、计算下列各题（30分）1、双层玻璃窗的情形，由传热过程计算式：全=「点项；S—=146.8^——+-^+-^-+-^-+——hxA\AA2A&兑h2A单层玻璃窗的情形：=——5*——=386.5fy11<5,1++h^Ah2A显然，单层玻璃窗的散热量是双层玻璃窗的2.6倍。2管外空气与管子之间的对流换热量：©=hA（t^--稣）=45239w

由于过程处于稳态，每秒管外空气所加的热量由管内水带走，因此其中：Ac为管内流通截面积&=^(d-23)2=0.006^2故出口温度为3先判断本题能否利用集总参数法:可用集总参数法。时间常数则10s的相对过余温度=—=可用集总参数法。时间常数则10s的相对过余温度T.==5.56skA—=exp(-—)=16.6%%L热电偶过余温度不大于初始温度1%所需的时间，由题意—=exp(-—)<0.01exp(-^—)<0.015.56解得t>25.6sId.dt.Q日(尸—)+—=04导线中温度场的控制方程为E广4\d.dt2TOC\o"1-5"\h\z(广)环形绝缘层中温度的控制方程为菁仙由=0边界条件为：对t1,r=0时，t1为有限di.dt^}-\—=—r=r1时，t1=t2,如曲』£]dt2对t2,r=r1时，t1=t2,—=—%—

对t2,r=r1时，t1=t2,一盘r=r2时，志

第一式的通解为第二式的通解为。常数C],气，勺，上有边界条件确定。跟据「='处h为有限的条件，得处=0，其余三个条件的表达式为：-^-+c2=h=ciln?i+c2叭21/，【；ClIIClII_为一=研〔门如改+c2)~寸-爰房F+告会+岫)，24^2fl72蜘*7Qr2沈Qr^Qr^林、

fi=-——+-^-+-^-^+-^-Inf—)+ff

14为4^祀2心*7h=y+5由热平衡方程4】W阳=4以域T；')可得两种流体的热容之比心疝=活-以=1&-44=代T；300-1402顺流换热器中，当冷、热流体出口温度相同时，即'一1-快时，即为热流体的最低温度，显然此如-44_1300-Z-2

0当传热面积足够大时，逆流换热器中热流体出口温度将与冷流体进口温度相同，即£：°；=44c，由—441弟弟弟t[-t[_300-44_2fn=172得此时冷流体进口温度”c

流体进出口温度相同时，顺流对流平均温差:=86.56_(300-44)-(140-124)站=7300-44=86.56140-124逆流对数平均温差:「300-124Ln140-44室J3OO-