传热学试卷答案

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1、2008传热学试卷（1）标准答案一.填空题：（共20分）[评分标准：每小题2分]1．导温系数是材料物体内部温度扯平能力的指标，大小等于λ/ρC。2．影响强制对流换热的主要因素有流体的物性，状态，壁面结构。3．动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为，适用条件是Pr=1。4．影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。5．自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关，其发生的条件是流体处于湍流自然对流。6．同一壳管式换热器，逆流布置时对数平均温压最大，顺流布置时对数平均温压最小。7．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。8．通常，把的材料称为保温材料。9．有效辐射

2、是单位时间内离开物体单位表面的辐射能，它包括本身辐射和反射辐射两部分。10．傅立叶定律的数学表达式是。二．问答及推导题：（共50分）1.名词解释：（10分）[评分标准：每小题2分]①辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量.②热边界层：在壁面附近温度剧烈变化的薄层.③导温系数：表示物体内部温度扯平的能力.④膜状凝结：凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻.⑤太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m22.试介绍三种强化管内湍流换热的措施，并说明措施的传热学原理。（10分）答：三种方

3、法（1）流速u提高，（2）直径d减小，（3）采用强化的换热面。—————（6分）原理或———————（4分）3.根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中哪个区段具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热通量在临界热通量以内？（10分）答：四个区段，核态沸腾。———————（4分）用DNB监视的原因（1）DNB之上q随△t变化亦小（2）超过时△t猛增，可达到1000℃，易烧毁设备。———————（6分）4.辐射换热与导热.对流相比,有哪些特点？(10分)答(1)电磁波,能量形式转换.—————（2分）(2)不依靠中间介质,在真空中亦

4、可以进行.—————（2分）(3)在高温时,辐射特别重要,与温度的四次方成正比.—————（2分）(4)热辐射为物体的固有特性.—————（2分）(5)吸收与辐射的总效果为辐射换热.—————（2分）5.平壁的厚度为δ，两表面的温度分别为tw1和tw2，且tw1＞tw2，平壁材料的导热系数是随温度而变化的，关系式为λ=λ0（1+bt）。试求热流密度和平壁内的温度分布的表达式。(10分)解：一求热流密度由傅立叶定律(1)—————（1分）(2)—————（1分）由边界条件(3)———（1分）(4)——（1分）(4)-(3)（5）———————（1分）或写成（6）————

5、———（1分）二求t的分布———————（4分）三：计算题：（共80分）1.参阅下图，一支水银温度计被用来测定压缩空气储罐里的空气温度。如果温度计读数为tH=100℃，套管基部温度为t0=50℃，套管长度为H=140mm，套管壁厚δ=1mm，壁的导热系数为λ=50W/(m.℃)，套管外侧压缩空气的对流换热系数为h=30W/(m2.℃)，试确定测温误差有多大？如果改成不锈钢制成的套管，不锈钢的导热系数为λ=15W/(m.℃)，测量误差又有多大？（20分）〔提示θH=θ0/(chmH)〕解：（1）u=πdA=πdδ———————（12分）（2）改用不锈钢，实际气温仍为——

6、—————（8分）即测量温度误差为△t=-0.2℃2.有一外直径d1=0.3m，黑度ε1=0.9的热管道。其外表面温度tw=450℃,周围介质的温度tf=50℃。试求每米管长上的辐射热损失。如果在热管道周围加一直径dz=0.4m，黑度εz=0.82的遮热板，此时辐射热损失又是多少？（20分）解：（一）无遮热板时———————（6分）（二）有遮热板时（1）先求出遮热板的温度———————（8分）———————（2分）———（4分）3.一蒸汽管道内径为200mm，管壁厚为8mm，管外包有120mm厚的热绝缘层，其导热系数λ2=0.12W/(m.℃)，管壁导热系数λ1=46

7、.5W/(m.℃)，蒸汽温度为tf1=300℃，周围空气温度为tf2=25℃，管内外两侧流体与壁面间的对流换热系数分别为α1=116W/(m2.℃)，α2=10W/(m2.℃)，求单位管长的传热系数、传热量ql及绝缘层外表面温度。（20分）解：———————（1分）————（10分）———————（9分）4.温度为17℃，流量为1.14kg/s的水通过换热器对油进行冷却。油的比热为c1=1.88kJ/(kg.℃)，进口温度为117℃，出口温度为27℃，最后出口水温达到60℃，已知总的传热系数为285W/(m2.℃)，试分别用ε-NTU法和对数平均温压