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时间:2020-07-30
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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,假定房间内壁表面温度在冬天和夏天分别为,室内有一小物体,其外表面和空气间的自然对流表面传热系数为,测得物体外表面的平均温度为,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:(3分)(3分)冬天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:(2分)夏天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:(2分)物体在冬天和夏天的热损失分别为:(2分)2.写出空间直角坐标系中的导热微分方程表达式,并根据下列各条件分别简化该方
2、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:直角坐标系中的导热微分方程表达式为:(3分)(1)导热体内物性参数为常数,无内热源;(2分)(2)二维,稳态,无内热源;(2分)(3)导热体内物性参数为常数,一维,稳态,有内热源;(3分)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
3、热的目的。(3分)圆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,但外壁的换热热阻随之减小,所以总热阻有可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℃,请问平板左侧面和中间截面的温度各为多少?为什么?(8分)解:平板左侧面和中间截面的温度各为60℃.(4分)因为(4分)5.一温度为20℃的圆钢,长0.3m,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℃的加热炉时表面传热系数为100W/(m2.K)。如欲将圆钢加热到80
4、0℃,试求圆钢通过加热炉的速度。(15分)答:(1)特征尺寸(3分)(2)用毕渥数判断,可以用集中参数法(5分)(3)通过加热炉所需时间(5分)(4)圆钢通过加热炉的速度:(2分)6.二维无内热源稳态导热问题,ABCD为其边界,网格划分如图所示,试导出图中节点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,对流换热系数为h,材料的导热系数λ为常数。(12分)节点3的方程:(6分)节点1的方程:(6分)7.空气以1m/s的速度外掠1.5m长平板,板宽为0.8m。已知空气温度.平板表面温度为。计算空气平均表面传热系数及空气与板之间的换热
5、量。(15分)解:答(1)特征温度:(2分)据此查得:(2分)(2)雷诺数:(3分)属于层流.(1分)(3)对流换热系数:(3分)(2分)(4)空气与板之间的换热量:(2分)8.强制对流和自然对流有哪几种流态,判断的准则数是什么?给出其具体表达式。(8分)答:层流、湍流。(2分)强制对流判断的准则数是(3分)自然对流判断的准则数是(3分)9.对管内充分发展的紊流流动换热,试分析在其他条件不变的情况下,将流体加热相同温升,而流体流速增加为原来的3倍时,管内对流换热表面传热系数有什么变化?管长又有何变化?(12分)解:由题意知,流体流动换热处于紊流充分发展区域,加热流体,因此
6、采用公式:(2分),其它条件不变时;(4分)即表面传热系数增加为原来的2.41倍根据(2分),流体加热相同的温升,且其它条件不变,则因为,所以(2分)因此:(2分),即管长需加长24.5%
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