2016年传热学期中考试答案.doc

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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%