资源描述:
《2016年传热学期中考试答案》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、南昌大学2015〜2016学年第二学期期中考试试卷答案1•某一房间维持室内温度-=2(rc,假定房间内壁表面温度在冬天和夏天分别为t(l=TCjx=2TC,室内冇一小物体,其外表面和空气间的自然対流表面传热系数为/?=2W/(/.k),测得物体外表面的平均温度为几=32°C,物体外表面的表面发射率为0.9,试计算该物体单位面积在冬天和夏天的热损失。(12分)解:物体表面与室内空气之间的自然对流换热的热流密度为:q=力(几—_•)=2X(32—20)=24WIm2(3分)Tw=32+273=305^,7;=7+273=280K,
2、7;=27+273=300K(3分)冬天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:qd2=ea(Tw4—7/)=0.9x5.67x10"x(3054一2804)=127.941V/m2(2分)夏天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:qx2=E(y(Tw4-Tx4)=0.9x5.67xl0-8x(3054-3004)=28.25W/m2(2分)物祗在冬天和夏天的热损失分别为:qd=g+%2=24+127.94=151.94W/m~qx=q+qx2=24+28.25=52.25WIm1(2分)2•'写出空间直角处标系中的导热微分
3、方程表达式,并根据下列各条件分别简化该方程:(1)导热体内物性参数为常数,无内热源;(2)二维,稳态,无内热源;(3)导热体内物性参数为常数,一维,稳态,有内热源;(10分)解:直角处标系中的导热微分方程表达式为:妙冬=2仇冬)+2仇学)+2仇£)+乞droxoxoydyazoz(3分)(1)导热体内物性参数为常数,无内热源;$=律+竺+空)(2分)drdx2dy2dz2(2)-维,稳态,无内热源;0=2(2也)+2“也)(2分)dxdxdydyo(3)导热体内物性参数为常数,一维,稳态,有内热源;0=久空+%(3分)dx2v
4、3.什么是临界热绝缘直径?平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用,为什么?(8分)解:对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。(2分)平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用,因为增加了一项导热热阻,从而增大了总热阻。达到削弱传热的目的。(3分)岡筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用,虽然增加了一项热阻,但外联的换热热阻随之减小,所以总热阻有口J能减小也有可能增大。(3分)4•对于一维无内热源无限大平板的稳态导热,平板左侧面绝热,右侧温度为60°C,请问平板左侧面和中间截面的温度各为多少?为什么?(
5、8分)解:平板左侧面和中间截面的温度各为60°C・(4分)因为q==0(4分)05.—温度为20°C的圆钢,长0・3m,一直径为6cm,热导率为35W/(m.K),密度为7800kg/m3,比热容为460J/(kg.K),通过长6m,温度为1250°C的加热炉时表面传热系数为100W/(mK)o如欲将I员I钢加热到800°C,试求I员I钢通过加热炉的速度。(15分)答:(1)特征尺寸v-7vcl2l-^xO.O62xO.3lc=-=——4~~:=:=0.0136m(3分)人龙刃+2x丄龙沪龙x0.06x0.3+2x丄龙xO.
6、OG?44(2)用毕渥数判断Biv二牛JOOxO.0136=0039v,可以用集中参数法(5分)(3)通过加热炉所需时间0t-L/hA八—==exp(r)%pcVT=490.66s(4)圆钢通过加热炉的速度:A35800-1250/100、=exp(T)20-12507800x460x0.0136(5分)v=——-——=0.0122m/s(2分)490.666.二维无内热源稳态导热问题,ABCD为其边界,网格划分如图所示,试导出图屮节点1,3的节点方程,已知AB边界为绝热的,BC边界为第三类边界条件,边界处流体温度为tf,对流
7、换热系数为h,材料的导热系数入为常数。(12分)节点3的方程:T—TT—TT—TT—T△y+Ar+心=0AvAr节点1的方程:(6分)(6分)7.空气以lm/s的速度外掠1.5m长平板,板宽为0.8m0已知空气温度tf=70^C.平板表而温度为—3(rco计算空气平均表而传热系数及空气与板Z间的换热量。(15分)解:答⑴特征温度:tm=-亿+f/)二丄x(30+70)=50°C(2分)22据此查得:p=1.093)tg/m2=2.83xl0~2IV/(/n-/C),v=17.95xl0-67n2/5,Pr=0.698(2分)
8、(2)雷诺数:R,=—=—=83565.5<5xl05(3分)“1/17.95x10“属于层流.(1分)(3)对流换热系数:N讪=0.644/?严”门=0.644x83565.5°5x0.698"3=165.14(3分)"字=空晋竺=3.即伽2上)(2分)(4)空气与板之间的