2016年传热学期中考试答案

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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