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《2010哈工大传热学试题及答案终版》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、1、用电炉加热一壶3kg,初温为20°C的水，加热功率为1500w。同时该壶通过其表面向20°C的环境空气对流放热，表面积为0.1m2,放热系数为50（w/m2°C）o试给出水温随吋间变化的关系式，并计算将水加热至100°C需多长吋间。（15）解：取该容器内的水为研究对象，由能量平衡列方程可得：ntc—=P—hA（t—tA其中：r—壶内逐时水温；•加热功率；"一空（温度。drdthAP^hAtf上述方程可变化为：—r=Ldrmemep/tA/—打八丁该方程的通解为：Z=—4-C-ehA代入己知参数m=3权；/?=50vv/m2-°C；/I=0.1m2；P=1500w；f
2、,.二20'C，代入通解可得：Z=320+C.e-3.97xl0_4r由初始条件r=0，z二20°C;得C二一300故可得容器内水温变化函数为：Z=320-300^_3-97xl°'4r将f=100°C代入上式可得：r=7805=13min答：将此壶水从初温20°C加热到100°C需要13min。2、某圆简壁内、外半径为久与1^2,导热系数为/I。内壁加入定常热流q,外壁与温度为tf,放热系数为h的流体接触。试求解过程处于稳态时壁内的温度分布。（10分）解：导热微分方程为：(1)基（普0则导热微分方程可变为:於芸）=0边界条件为:当r:/?,时，q=-A—；dr当r=/
3、?2时，-又^—=h0‘dr解微分方程（1）得：⑵(3)C,In+C2由（2）得到C,=一^代，联立（3）和（5）可得C=-^+-^/?,ln/?02hR,又12将C,、C2代入到（4）中可得⑷(5)(6)得：^=^L(ln^+A)ZrnR2故温度分布为’=^(ln*+A)+r3、如图所示，一等截面直肋，高为H=45mm，厚5=15mm，肋根温度Z0=100°C，流体温度Q=20°C，表面传热系数h=50W/（m2.K）,肋片导热系数2=50W/（m.K）,设肋端绝热。将它平分为四个节点。试列出节点2、3、4的离散方程式，并计算其温度。（15分）kirI,b.)，=0时
4、d2u--6JL解:由题意可知:醐’K^=^=0.015利用热平衡法，列山各节点的离散方程式。对节点2:(Z,—)+(^—)+2x0.015x(f,—z，)=0对节点3:(Z2一,3)+(么一~)+2x0.015x(/,—)=0对节点4:(G—Z4)+0.015x(/,—)=0将~.=20°C代入到上述方程中，可得如下方程组：100.6-2.03z2+r3=0'G+广4—2.03匕+0.6二0,3—1.015,4+0.3二0巾上述方程组可得：>2=94.6<匕=91.4/4=90.3故节点2、3、4的温度分别为:94.6°C、91.4°C、90.3'C。a.)’=0时，
5、u=0，c.y时，u=u^；这样三个定解条件写出I的近似表达式，并给出边界层厚度的近似积分oo解（20分）解：⑴设上=根裾边界条件为a.b.)，=0时，d2u3/^+/?(2)+c(2)2oo)’=0时，n=0；=0；c.y5时，u=。可解得：^2LlS（2）对y求导，得壁面速度梯度为(1)1cl8u—pli——6dx5以=f,并按x=0吋，5=0,将（1）分离变量，积分得Pdx所以5=3.46S3.46—=7xRe%5、某垂直于纸而为无穷大的平行狭缝通道，右侧边延伸至无穷大，如图：左端斜板与下板呈60（）夹角，求辐射角系数叭2与外3。又若7；=700尺，T2=300/
6、C,3表面为绝热表面，£,=0.8,£2=0.6,f1,A=lxL（即斜边长为lm）,画出网络图并计算垂直于纸面每米长对应的名表面（即名=lm2）单位时间损失多少热量。（20分）养-去2-10.25解：在研宂辐射问题时W将该平行夹缝通道视为一个由1、2、3三个平面组成的封W空腔，则由教材（9-18）可知各平面的辐射角系数为：2A44-42A,2A木+—?4j网络阁为:^3為2Rt=^=[-^=0.25^,4,0.8x1R1=^=l^=()£2A20.6xoo^2,3(p}2A^0.25x1^13A,0.75x1%，3Alxoo=41.333^R=R^R^-_1—+^12
7、^13+^230.25+0+丄141.333+0Eb,=5.67x10_8x7004=13613.67W/mEh2=5.67x10-8x3004=459.27W/1.25〜=£^=136B.67-459.27=川仍別6、某长距离输热管道，热水的入口温度为ii(rc,管道周围环境的温度为2(rc，沿程散热的传热系数为常数。已知在lkm处温度降低了VC,求在4km处温度降低为多少？又：在此处水被分流出了一半，其余的水继续被远送至8km,设沿途的传热系数仍不变，求解出口水温。(20分)解：由e-NTU法，根据£=1—由题意可得:t2-Z2'_1
