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1、合肥工业大学机械与汽车工程学院研究生考试试卷0W：共4页第_匕页课程名称岛等传热学考试日期2011-12-30姓名年级班级学号得分本试卷共5题，每题20分厚度为50mm的无限大平壁在稳态时壁内温度分布为100-10000?,平壁材料的导热系数为40W/(m.K),试计算:(1)壁lAl单位体积lAl热源生成热；(2)平壁中心面、两外表面的热流密度及这三个热流密度与内热源生成热之间的关系。解：(1)根据^4+生=0求得4)=-义•^=-40x(-2xl04)=8xl05W/m3cLv22dx2v7(2)^=-A—=-40x(-2x104x)=8x105xdx平壁中
2、心IM:x=o，^=o；中心ifil是对称曲*;左外表面：x=-25mm,^=-2xlO4W/m2右外表面：x=25mm,(y=2xlO4W/m2d~t.dtr-因为：4>=-2—-,所以g=—2—=I^>dx=Oxdx2dx用热电偶测量气流的温度，热电偶结点看成圆球，若气流和热电偶结点间的对流表面换热系数/尸400W/m2K,定压比热界q^AOOJ/fkg.K)，密度p=8500kg/n?(1)若时间常数为ls，求热电偶结点的直径；(2)若将初始温度为25°C,时间常数为Is的热电偶放入200°C的气流中，热电偶结点温度达到199°C需要多少时间？(3)若环境
3、温度力25°C的大空间，热电偶结点的发射率力0.88,忽略热电偶的导热损失，热电偶测得的气流温度力195°C，求气流的实际温度。(1)时间常数：rPCp产A人1rhAh•4ttR23h3hrr3x400x1zx，”R===0.000353m=0.353mmpcp8500x400D=2R=0.706mm(2)由一=exp^0hA0(}hATpcpV可得8500X400X0.000353ln199-200=5J6653x40025-200(1)考虑到辐射影响，且结点表面积远小于周边环境的表面积，结点与环境间辐射换热:^{=eA(Ebw-Ej=eAc7(T^-TQ4)
4、结点与气流间对流换热:(^2=hA(tf-tw)稳态时二者相等：fi4<7(ru4-T,4)=hA{t,.-tw)tf=tw+^(TH4-r。4)=195+0.88X:Xl0S[(273+195)4-(273+25)4]=200-C三、某一矩形烟道，截酣积800mnv<700mm，烟道长20m,烟道内壁保持Zw=70°C恒温，现有Zf(0)=230°C的烟气流过该烟道，质量流量为如=1.6kg/s，试计算烟气出口温度。烟气物性：cp=l.08kJ/(kg.°C);p=0.8kg/m3,A=0.035W/(m°C),v=27xl0_6m2/s,Pr=0.68。通道
5、内换热计》式：=0.023Ref08Prf03对于恒定壁温的管内流动有：⑹其中p为截面周长，//为对流换热系数，流体平均温度ff+Zf(0)］。M.解：此题属于管A流动问题，取当直径做特征长度:人=0.7x0.8=0.56m2p=2x(0.7+0.8)=3mJc=4^c//?=4x0.56/3=0.747inu=qnJ(pAc)=1.6/(0.8*0.56)=3.57lm/sRe=udjv=3.57*0.747/27*10_6=98810M/=0.0237?e08A-°3=0.023*9881008*0.6803=202.92/z=MzX/4=202.92*0
6、.035/0.747=9.51W/(m2K)由热平衡关系整理得：2q”,cP叫、采用测定铂丝电阻的方法可以间接测出横掠粕丝的空气速度。现测得铂丝直径长MOmm，电阻7?=0.2Q，通过的电流＞1.2A，表面温度/^2001，空气温度L=2(TC。己知Mzw=0.9117?e/385P/;/3,空气的物性见下表，求气流的速度匕。T,°CX,W/(m.K)v，m2/sPr202.59xl0'215.06xl0'60.7031103.27xl0'224.29X1060.6872003.93xIO'234.85xl0'60.680解：此题为流体外掠单管对流换热:定性温度
7、:+tw_204-200由热平衡得到：hni7idl(tw-tJ=I2RhmI2R1.22x0.2瓜"U_3.1416x0.1x10_3x10x10一3x(200-20)_509.3W/(m2-K)Num=^-=509?二0”3=1-55716W=Nu1.55753.27x100.91IPr,；().3330.911x0.687().3331.9373,得到〜=5.5716=1.35m/57?ewi/_5.5716x24.29xl0-6d~O.lxlO-3五、两个互相垂直的正方形表面1,2的边长均为lm，如图所示。它们的温度分别为7i=1000K,F2=500K
8、，发射率分别为&=0.6
