内科大稀土专业冶金传输原理试题（两套）及答案

学生班级________________学生学号：学生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………《冶金传输原理》考试试题A课程号：77145201 考试方式：笔试使用专业、年级：稀土2005,2006-1,2任课教师：张胤考试时间：2008.7.16 备注：带计算器一、概念题（共5题，每题4分，共20分）1.辐射强度2.角系数3.薄材4.对流换热5.热流量和热通量二、推导题（共4题，每题10分，共40分）1.通过圆筒壁一维稳态导热圆筒壁的内外层半径分别为和，长度为L，无内热源，导热系数为常数，圆筒壁内侧的流体温度为，外侧流体温度，与壁面间的对流换热系数分别为和。确定圆筒壁内的温度分布、热通量和热流量。2.直角坐标系下一般流体的热量传输微分方程。3.用相似转换法推导下列方程所包含的相似准数。4.用数学方法推导三维非稳定态导热问题内部节点差分方程的隐式格式，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为S。三、计算题（共4题，每题10分，共40分）1、热电偶测量铁水的温度。已知铁水的温度为1300℃，热电偶插入铁水前温度为30℃，假定热电偶接点为球形，直径d=1mm，，℃),℃)，热电偶接点与铁水的换热系数℃)。试求热点偶测量2s时显示的铁水温度？2.某热风管道由四层组成：最内层为粘土砖、中间依次为硅藻土砖和石棉板，最外层为钢板。它们的厚度分别为(mm):s1=115;s2=230;s3=10;s4=10，导热系数分别为(W/(m℃)):。热风管道内径d1=1m，热风平均温度1000℃，与内璧的给热系数℃)，周围空气温度为20℃，与风管外表面间的给热系数为℃)，试求每1米热风管长的热损失。3、如图所示，已知截面1的半径为1.1cm、流入热水的温度为85℃、速度为1m/s、压强为2.atm、密度为950kg/m3，截面2的半径为1cm、流入冷水的温度为25℃、速度为1.5m/s、压强为1.4atm、密度为1000kg/m3，截面3的半径为1.2cm、流出温水的压强为1.2atm、密度为980kg/m3。在不考虑管壁散热的情况下，确定截面3流出温水的速度和温度，以及管壁对所有流过的水的作用力。4、发射率和的两块平行大平板之间进行辐射换热，当它们中间设置一块的磨光铝制隔热屏后，试问辐射换热量减少多少？

参考答案及评分标准一、概念题辐射强度：单位时间内，与某一辐射方向垂直的单位辐射面积在单位立体角内发射的全部波长（0~∞）的辐射能量称为辐射强度。（4分）角系数：由表面1投射到表面2的辐射能量占离开表面1的总辐射能量的份额称为表面1对表面2的角系数。薄材：在加热和冷却过程中，内部热阻可以忽略，不存在断面温差的物体（4分）对流传热：流体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象。（4分）5、热流量：单位时间通过给定面积所传递的热量；热通量：单位时间通过单位面积所传递的热量。（各2分）二、推导题1.圆筒壁一维稳态导热简化方程为：（2分）边界条件为：时，时，（1分）解方程得：（2分）代入边界条件得：（2分）得到温度分布：（1分）（1分）（1分）2.控制体的体积为，温度为T，密度为，比热为，则单位时间内：（1分）(1)以导热方式获得的热量x方向流入控制体的质量为，具有的单位质量的热度为T，所以流入的x方向的热量为；x方向流出控制体的质量为，具有的单位质量的热量为，所以x方向流出的的热量为：忽略二阶以上项，则流出的动量为：。因此，由于x方向的对流作用引起的热量改变量为：同理，由于y方向和z方向对流净流入控制体的热量为：和。单位时间内以对流方式净流入控制体总的热动量为（3分）(2)以导热方式带入的热量x方向的热通量为，x方向通过导热方式流入的热量为，流出的热量，净流入的热量为同理，y方向和z方向以导热方式净流入的热量为：和控制体以导热方式获得的净热量为（3分）(3)以内热源方式获得的热量定义单位时间内单位体积控制体所生成的热量为内热源强度，用表示，则控制体单位时间内由内热源生成的热量为（1分）(4)单位时间内控制体内能的增量控制体具有的内能为：所以单位时间内内能的累积为（1分）带入能量平衡方式整理可得：（1分）上式即为直角坐标系下一般流体的热量传输微分方程。3.实际系统为：模型系统为：（2分）做相似变换得：（1分）代入模型系统可得：（2分）有：（2分）由（3分）4、三维非稳态导热方程为：（2分）隐式格式（4分）；；（1分）（2分）（1分）三、计算题1、（2分）满足薄材的条件。（℃）（8分）2、解：已知：（2分）（5分）（2分）（1分）3、解：（1分）质量守恒：，所以（3分）热量守恒：，所以℃（3分）动量守恒：（3分）解得4、解：无隔热屏时两大平板间的辐射热通量为：（2分）设置隔热屏后，得辐射换热通量为：（4分）其中：所以：（2分）％（1分）设置隔热屏后，辐射换热量为原来的6.81％，减少了93.19％。（1分）

学生班级________________学生学号：学生班级________________学生学号：□学生姓名：________________………………装订线………装订线………装订线…………试卷须与答题纸一并交监考教师…………装订线………装订线………装订线………………《冶金传输原理》考试试题B课程号：77145201 考试方式：笔试使用专业、年级：稀土2005,2006-1,2任课教师：张胤考试时间： 备注：带计算器一、概念题（共5题，每题4分，共20分）1.辐射力2.灰体3.速度边界层4.气体辐射的特点5.相似第二定律二、推导题（共4题，每题10分，共40分）1.通过球壁一维稳态导热球壁的内外层半径分别为和，无内热源，导热系数为常数，球壁内侧温度为，外侧温度为。确定球壁内的温度分布、热通量和热流量。2.直角坐标系下一般流体的连续性方程。3.用相似转换法推导下列方程所包含的相似准数。4.用数学方法推导二维非稳定态导热问题内部节点差分方程的显式格式，要求非等步长，导热系数λ不是常数，有内热源为S。三、计算题（共4题，每题10分，共40分）1、将初始温度为80℃、直径为20mm的铜棒突然置于温度为20℃、流速为12m/s的风道中，5min后铜棒温度降到34℃。试计算气体与铜棒的换热系数？已知铜棒的，℃),℃)。2.已知某一流场的速度表达式为：试判断该流场是否连续，并求在点(2,3,3)处的。3、如图所示，已知截面1的半径为1.1cm、流入热水的温度为95℃、速度为1.3m/s、密度为900kg/m3，截面2的半径为1cm、流入冷水的温度为20℃、速度为2.1m/s、密度为980kg/m3，截面3的半径为1.0cm、密度为950kg/m3。在不考虑管壁散热的情况下，确定截面3流出温水的速度和温度。4、直径为2.4m、长为10m的烟道中，有温度为1030℃，总压力为100kPa的烟气通过。如果烟道壁温为530℃，黑度为0.8，烟气的发射率和吸收率分别为0.267和0.37,确定烟气和烟道壁之间的辐射换热速率？

内蒙古科技大学2007/2008学年第二学期《传输原理》考试试题B答案一、概念题1、辐射力：物体在单位时间内，由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能量称为辐射力。2、灰体：在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。3、速度边界层：当速度为Uf的流体流过壁面时，在壁面附近的流体速度将从0逐渐变化到Uf。y=0处，U=0；y=δ处，U=Uf。我们把速度有明显变化，厚度为δ的这一薄层称为边界层，或称为速度边界层。4、气体辐射的特点①气体的辐射和吸收能力与气体的分子结构有关；②气体的辐射和吸收对波长有明显的选择性；③固体及液体的辐射属于表面辐射，而气体的辐射和吸收是在整个气体容积中进行的，属于体积辐射。5、相似第二定律凡同一种类现象，如果定解条件相似，同时又定解条件的物理量所组成的相似准数在数值上相等，那么这些现象必定相似。二、推导题1.球坐标下，一维导热微分方程为：且导热系数为常数边界条件：积分有：,再次积分得：代入上式得：解得：则则：导热速率为代入有：。热流量为：2、单位时间流入的质量－单位时间流出的质量＝单位时间质量的累积控制体的体积为单位时间质量的累积为x方向单位时间内流入的质量流量为：流出的质量流量为：净流入的质量流量为：同理有：和根据质量守恒：两边同时除以控制体体积3、对系统1：对系统2：两现象相似，各物理量分别相似，相似转换关系式：写成下列关系式：代入系统2的方程，可得：与系统1的方程相比较，可得：即：4