2012.9传热试题答案2

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1、一、计算题1、某平板节点划分如图所示，各网格边长均为m。导热系数W/m℃，左、右、上边温度均为40℃，下边与℃，W/m℃的流体进行对流换热。试写出节点的热平衡方程式，并求1、2、3的节点温度解：节点1：此题中为：节点2：此题中为：节点3：此题中为：由此解得℃，℃，℃2、21解：以长度为L的导线为例，通电后生成的热量为I2RL。所生成的热量，一部分通过绝缘层以导热方式传递到大气中，另一部分热量则用于导线温度的升高。(1)导热热量(2)温度的升高所需要的热量(3)根据能量守恒定律有：(4)当时，导线处于最

2、高温度。于是，，即4、初温为250C的热电偶被置于温度为2500C的气流中，设热电偶节点可以近似看成球形，要使其时间常数，问热节点的直径为多大？忽略热电偶引线的影响，且热节点与气流间的表面传热系数为h=300W/(m2K)，热节点材料的物性参数为：导热系数为20W/(m·K)，kg/m3，J/kgk如果气流与热节点间存在着辐射换热，且保持热电偶时间常数不变，则对所需热节点直径大小有和影响？解：（1）由于热电偶的直径较小，一般满足集总参数条件，时间常数为,m故热电偶直径：mm验证毕渥数Bi是否满足集总参

3、数法：满足集总参数法条件。（2）若热节点与气流间存在辐射换热，则总的表面传热系数h（包括对流和辐射）将增加，由知，要保持不变，可以使增加，即热节点的直径增加。3、（10分）已知：一直管内径为16cm，流体流速为1.5m/s，平均温度为10℃，换热进入充分发展阶段。管壁平均温度与液体平均温度的差值小于10℃，流体被加热。求：试比较当流体分别为氟利昂134a及水时对流换热表面传热系数的相对大小。（10℃下水及R134a的物性参数各为：R134a：；；.水：；；.）解：对R134a：（4分）对水：（4分）对

4、此情形，R134a的对流换热系数仅为水的38.2%。(2分)4、（10分）为20℃的空气，以10m/s的速度纵向流过一块长200mm，温度60℃的平板。求离平板前沿50mm,100mm处的流动边界层和热边界层厚度。并求得平板与流体之间的换热量。（平板宽为1mm）（40℃的空气物性参数为：）解：层流(1分)50mm处(2分)100mm处(2分)(4分)(1分)5、试证明：在两个平行平板之间加上块遮热板后，辐射换热量将减小到无遮热板时的。假设各板均为漫灰表面，且发射率相同，皆为，板的面积皆为A。证明：(1

5、)无遮热板时对两个无限长的平板来说，所以(2)有块遮热板时所以6、（15分）质量流量为的变压器油在螺旋盘管中流过，油温从被冷却至，其比定压热容。进口温度为的冷水在盘管外流动用来冷却变压器油。出口处水温，水的比定压热容。水侧表面传热系数为，油侧表面传热系数为。钢盘管的导热系数为，污垢热阻总共为。若盘管的直径为，管的外径壁厚为。求螺旋盘管的最小长度、盘数与水的质量流量。解：传热量（2）水的质量流量（2）需计算最小换热面积，应采用逆流流动，故（3）则满足：（3）满足：（2）盘管长（2）总盘数盘（1）7、时间

6、常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体导热过程中的时间常数是不是不变的？答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相连。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的。8、试分析不凝性气体影响膜状凝结传热的原因。（提示：少量不凝结气体的存在就将使凝结换热系数减小，可从换热热阻增加和蒸汽饱和温度两方面加以阐述）（1）含不凝结气体的凝结时在液膜表面会逐渐聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝

7、结必须穿过气层，使换热热阻大大增加；（2）随着蒸汽的凝结，液膜表面气体分压力增大，使凝结气体分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度降低，减少了有效冷凝温差。9、为什么电厂凝汽器中，水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热？提示：可以从以下3个方面加以阐述：(1)在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结，凝结换热系数约为4500—18000W／(m2．K)，对流换热量很大；(2)水蒸气与壁面之间的温差较小，因而辐射换热量较小；(3)与对流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽略不计。）10、气体辐射有哪些特点?答：(

8、1)气体的辐射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。 (2)气体的辐射（和吸收）是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射（和吸收）只在表面进行。11、角系数有哪些特性?答：(1)角系数的相对性 ；(2)角系数的完整性；(3)角系数的可加性12、灰体的含义？答：灰体是指物体单色辐射力与同温度黑体单色辐射力随波长的变化曲线相似，或它的单色发射率不随波长变化的物体；或单色吸收比与波长无关的物体，即单色吸收