哈工程传热学资料传热12年期终试题B卷答案.doc

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1、传热12年期终试题B卷答案一、（10分）如图1所示，一个半径为mm的实心长圆柱体，具有均匀的内热源，导热系数。圆柱体处于温度为25的环境中，与周围环境间的表面传热系数为80。试求圆柱体外壁温度及圆柱体沿半径方向的温度分布；并求圆柱体内最高温度的位置和大小？图1解：单位长度圆柱体外表面的散热量为：==（1）（2分）又由（1分）则===150（1分）圆柱体内的柱坐标导热微分方程为：（2）（2分）边界条件为：，；，（1分）对（2）式两边积分得，由边界条件1得（1分）再积分一次得，由边界条件2得(1分)。带入可得圆柱体中的温度场为：==（1分）当=0时，温度达

2、到最高，最高温度为152.5（1分）二、（10分）一块平板宽为1m，长为1.5m，在10℃的空气中保持90℃，如果空气流过平板时，板的一面与空气的对流换热量为3.75kW，试确定空气的流速。准则关联式：层流；湍流；（空气热物性参数见表1）。表1空气的热物理性质/℃/m2/s/W/(m·K)4016.960.02760.6995017.950.02830.6986018.970.02900.696解：定性温度℃（1分）（1分）假定处于层流（2分）紊流（2分）与假设不符，故处于紊流。空气流速为：（2分）（2分）三、（10分）20℃的空气，以10m/s的速度

3、纵向流过一块长200mm，温度为60℃的平板。求离平板前沿50mm，100mm处的流动边界层和热边界层厚度。并求得平板与流体之间的换热量。（平板宽为1m，空气物性参数见表2）准则关联式：层流；湍流；边界层厚度：；流动边界层与热边界层之比：表2空气的热物理性质/℃/m2/s/W/(m·K)3016.000.02670.7014016.960.02760.6995017.950.02830.698解：定性温度℃(1分)紊流(1分)50mm处(2分)100mm处(2分)(2分)(1分)(1分)四、（10分）两个相互平行的漫灰大表面，相距很近，两表面的发射率均

4、为0.85。要使它们之间的辐射换热量减少为原来的1/10，在中间插入一块遮热板，该板的表面发射率必须不高于多少？在两表面温度分别为200℃和400℃的情况下，若用λ=0.05W/(m·K)的保温材料达到相同的目的，需要多厚保温层？解：（2分）加了遮热板后，换热量为：（3分）因此解得：（1分）若采用保温层的方式，则（3分）代入数据，得（1分）五、（10分）如附图2所示，已知一微元圆盘dA2与有限大圆盘A1（直径为D）相平行放置，两圆盘中心线之连线垂直于两圆盘，且长度为s。试计算Xd2,1答：由几何关系：（2分）根据角系数定义式：（2分）代入几何关系，整理

5、得：（2分）令：（1分）则（2分）（1分）六、（10分）如图3所示，用进口温度为12℃、质量流量kg/h的水冷却从分馏器中得到的80℃的饱和苯蒸汽。使用顺流换热器，冷凝段和过冷段的传热系数均为980W/(m2·K)。已知苯的汽化潜热J/kg，比热容1758J/（kg·K）。试确定将质量流量3600kg/h的苯蒸汽凝结并过冷到40℃所需的冷凝段和过冷段传热面积分别为多少。（水的定压比容4183J/（kg·K）。）图3解：先计算总传热量：冷凝段：W（1分）过冷段：W（1分）水的定压比热容：J/(kg·K)由冷凝段热平衡，有：所以，得℃（1分）冷凝段对数平均

6、温差：℃（2分）冷凝段换热面积为：m2（1分）由过冷段热平衡，有：得℃（1分）其过冷段对数平均温差为：℃（2分）故过冷段传热面积为：m2（1分）七、简答题：1、（5分）在热电偶测定流体温度时，热电偶对流体温度变动响应快慢的指标是什么？写出该指标的具体表达式，由表达式判断该指标与那些因素有关？答：该指标为热电偶的时间常数（1分），其表达式为（1分），由表达式可知时间常数取决热电偶的几何参数体积与表面积的比值（1分）、物性参数密度、比热（1分），及换热条件表面传热系数（1分）。2、（5分）空气横掠垂直管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，而蒸汽在水平管束

7、外凝结时，沿液膜流动方向管排数越多，换热强度降低，为什么？答：空气横掠垂直管束时，沿流动方向管排数越多，气流扰动越强（2分），换热越强，而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管排数越多，凝结液膜越厚（1分），凝结换热热阻越大，换热强度降低（2分）。3、（5分）有人说；“常温下呈红色的物体表示该物体在常温下红色光光谱发射率较其他单色光（黄、绿、蓝）的光谱发射率高”。你认为这种说法正确么？为什么？答：不正确（1分），因为常温下物体呈现的颜色是由于物体对可见光中某种单色光反射造成的（1分）。红色物体正是由于物体对可见光中的黄、绿、蓝等色光的吸收比较大、反射

8、比较小，而对红色光的吸收比较小、反射比较大所致（2分）。根据基尔霍夫定律，，可见光的光谱发射率