2009传热学b卷答案

《2009传热学b卷答案》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、2009-2010学年传热学期末测试B卷标准答案&评分标准一、简答题（共50分）1、诘写出直角坐标系中三维非稳态导热微分方程，并说明推导导热微分方程的前提条件。（6分）答：导热做分力不王为：pc—=—IA（—）］+—

2、A（-—）

3、+—

4、A（—）1+^（3分）drdxdxdydy8z8z前捉是对连续均匀和各向同性材料介质中的导热过程（3分）。2、请从传热学理论解释为什么热水瓶能够保温。（6分）答：热水瓶的真空夹层可以有效阻止热对流和热传导（3分），而镀银可以降低发射率从而降低辐射换热（3分）。因而热水瓶可以保温。3、集总参数法的适用条件是什么？满足集总参数法的

5、物体，其内部温度分布有何特点？（6分）答：集总参数法的适用条件是Bic<0.1（3分），•其特点是当物体内部导热热阻远小于外部対流换热热阻时，物体内部在同一时刻均处于同一温度，物体内部的温度仅是时间的函数，而与位置无关（5分）。hl4、Nu和Bi都町写成丁，试由两准则数的物理意义和定义式中涉及的物理量说明它们的区别。（8分）A答：Nu=^与Bi=^-虽然表达形式类似，但实际物理意义差别很大：A2（1）Nu'P的入是流体的导热系数（1分），一般h是未知，因此Nu数一般是待定准则（1分），它的物理意义表示表而附近流体的无量纲温度梯度，反映对流换热过程的强度（2分

6、）；（2）Bi中的入是固体的导热系数（1分），一般h是已知，Bi数一般是已定准则（1分），它表示固体内部导热热阻少其表面的对流换热热阻的比值（2分）。5、试说明大容器饱和沸腾变化过程及特点。（8分）答：在沸腾温差较小时处于白然对流区，热量通过白然对流传递到液体屮，蒸发在液体表面进行（2分）；沸腾温差增加，出现人量气泡，称为泡态沸腾，此时换热与气泡生成密切相关，随着沸腾温差的增加，热流密度达到最高点，该状态点就是临界热流密度点（2分）；过了该点热流密度下降，壁面由于覆盖气膜，热流密度下降，此时气膜不稳定，会突然裂开，称为过渡态区域（2分）；当沸腾温羌继续增加，

7、气膜稳定,此时进入稳定膜态沸腾区域，传热主要通过辐射换热（2分）。6、北方深秋季节的清晨，树叶叶面上常常结霜。试问树叶上、下表而的哪一而上容易结霜？为什么？（8分）答：比较容易在树叶的上表而结霜（2分），因为树叶上表面朝向大气层外宇宙空问，而大气层外宇宙空I'可的温度接近绝对零度；而当下表面朝向地面，而地表的温度与树叶温度差別不是很大。因此，相对于下表面来说，树叶上表面向外辐射散热较多，温度下降的快，很容易结霜（6分）。7、什么是灰体？提出灰体有何意义？（8分）答：灰体是指物体光谱辐射力与同温度黑体光谱辐射力随波长的变化曲线相似，或它的光谱发射率不随波氏变化

8、的物体（4分）。实际物体的光谱辐射力随波长的变化通常是不规则的，而灰体则是实际物体的一种理想化，并且实际物体在红外波段内很接近灰体，灰体概念可以大大简化辐射换热计算（4分）。二、计算题（共50分）1、一无限大平壁两侧温度分別为twi和如2,平壁导热系数为A=A0（l+bQ,平壁厚度为6,求平壁内的温度分布，并画出b〉0、b=0>b<0时平壁内的温度分布。（10分）解：此是一维稳态导热问题，带入入的表达式，并对整个平樂进行积分:软心1+trt暮）=0代入边界条件，得:整理，得:A0（t+bt2/Z}=Cax+C2（2分）字〉&分）匕=入尅+b血严）如守a+i/

9、v^）2=cax+cs（2分）因此保温层厚度：8a.ISm（2分）2、一正方形薄板，边长为0.2m,导热系数为久=100W/m・°C,左右两边均保持恒温30°C,顶边与温度为100°C的流体接触，对流换热系数为/i=1500W/m2-°C。试根据图示节点划分，列出有限差分节点方程,并求解出未知温度5、4、4。（注：Z1=^3=^4=Z6=r7=Z9=30°C）（10分）5630CCtf,（X12378930°C绝热解：节点之间距离x=y=0.17r2-2r5=360根据热平衡得：r2-4/5+z8=-60（8分）了5一2心=-30求解上面的方程组，得：匚=6

10、2・7,4=39.4山=34.7（2分）3、温度为tf的空气从圆形喷嘴中喷射到一个半径r°及壁温5的圆盘上，空气流沿圆盘径向流动，已知其局部表面传热系数hr=a+brn（a^b、n均为常量），试确定该圆盘与空气的换热量。（10分）解：取r处dr的微圆环，则2网CWB换热量为:C2分）恵壮hrdAj：®+齢乳〉・Zwrcfr2群3+叶计）dr4、有一漫射的微面积A!=lcm2,其法向的定向辐射力En=3500W/（m2-sr）o在离开A】中心为0.5m的圆周上布置有微面积A?、A3、A"它们的面积均为lcm2,相对位置如图所示。试计算:（1）A】的中心对A?、

11、A?、£表面所张的立体角;（2）Ai朝A?、A3、A