A.100°CB.124°CC.150°CD.225°C东南大学2006-2007学年第二学期期末考试《传热学》试题（A卷）答案8.管内对流换热的流态判别是用一、填空题（每空1分•共20分）（B）1、某物体温度分布的
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达式为仁f（x,y,T）,此温度场为二维A.GrB.ReC.PeD.Gr-Pr（几维1視态（稳态阳魄态）温度场。三、名词解释（每题弓分，共12分）、当等温线图上每两条相邻等温线的温度间隔相同时，菱逼21、热扩散率：，物理意义：
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传播温度变化能力大小的线鯉蜜可以直观地反映出不同区域导热热流密度的相对大小.3、导热微分方稈式是根据能量守恒定律和傅里叶定律建立指标•起来的导热物体中的温度场应当满足的数学表达式.2、传热过程：热旱由壁面一#J的流体通过壁面传到另一^流4、工程上常采用肋片来强化传热.体中去的过程.5、换热器传热计算的两种方法是平均温差法和效传热单元Nu=—数法。3、努赛尔数：乂,反映对流换热过程6、由于流动起因的不同，对流换热可以区别为强制对流理建的强度.与自然对流换热，4、角系数:表面丄友出的辐射能中落到表面2上的百分数，、固体表面附近流体温度友生剧烈变化的滴层称为温度边7称为角系数.界层翹边異屋，其厚度定义为以过余温度为来流过余温度的99%四、简答题（每题4分，共16分）处.1、什么是稳态温度场？其数学衷达式超十么？、判断两个现象相似的条件是：同名的已定特征数相等；里8答：在稳态条件下物体各点的温度分布不随时间的改变而变值性条件相似.化9、凝结有珠状凝结fQ膜状凝结两种形式，其中珠状凝结荷的温度场（2分1较大的换热强度,工程上當用的是厦姻缙。其表达式/=、点,）（分10、遵循兰贝特走律的辐射，数值上其辐射力等于定向辐21射强度的塑・2、室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的传热11、单位时间内投射到表面的单位面积上总辐射能为投入过程中包含可陛传热环节.辐射，单位时间内离开表面单位面积的总羅射能为该表面的或墾答：热水-*管子内樂:对流换热；（1分）®,后者包括表面的目身辐射和投入辐射被反射的蚩分。管子内嬖一管丹隍：导热；（1分）二、选择题（每题2分•共16分）管刊卜更-室内环境：对流换热和辐対换热（2分）3、影响对流换热的一般因素有郸些？1、下列说法不正确的JS（D）答：影响対流换热的一股因素有：⑴流动的起因和流动状态、辐射换热不依赖物体的接触而逬行热虽传递；、辐射换热AB（1分）；⑵流体的热物理过程伴陆看能量形式的两次转化;C、一切物体只要其温度T>0K,性质（1分）；（3）流体都会不断地发肘热射线；D、辐肘换热的大小与物体温度差的四次的相变（1分）；（硏奂热方成正比.表面几何因素（1分L4、如图所示的真空辐2、大平仮采用集总参数法的判别条件是（C）射炉，球心处有一黑体加热A.Bi>0.1B.Bi=lC.Bi<0.1D.Bi=0.1元件,试答:指出①，②，3.已知边界周围流体温度和边界面与流体之间的表面传热③处中何处定向辐射强度最大?何处辐対热流最大?假系温差约为（B）.3的称设◎,②，②处对球心所张立体角相同.A.第一类边界条件B.第二类边界条件C•材料使导热热阻増加答：由黑休辐射的兰贝特定律知.定向辐射强度与方向无关.第三类边界条件D.初始条件故=h.（2分）4、在热辐射
分析
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中，把光谱吸收比与波长无关的物体称为Ii=I2（c）而三处对球心立体角相当，但与法线方向夹角不同，81>所以辐射热流最大，③最小.（分）A、黑体;B、透明体；C、灰体；D、绝对白体。02>0?.Mftb2五、计算题（共分）：5、换热器在相同的进出口温度条件下，（A）平均温差最361,某一炉壊内层由耐火砖、外层由红砖组成，序度分别为大.200mm和100mm居热系数分别为0.8W/（mK）和0.5W/（mA、逆流;B、顺流；C.交叉流；D、混合流•K）,炉埴内外侧燮面溫度分別为70CTC和5CTC,试计鈴:⑴该炉墙6•下列各种方法中.属于削弱传热的方法是（D）.单付面积的热按失>2）若以导第藜数为0.11W/（mK）的保温板代•增加流体流度设置肋片AB.替纤砖，其它条件不变,为了使炉堰单位面积热扌员失｛氐于管内加插入物増加流体扰动采用导热奈数较小的C.D.lkW/m^,至7•已知一顺流布昼换热器的热流体进岀口温度分别为300少需要用多厚的保温板.（10戈和分）解：（1）牟位面积150T,冷流体进出口温度分别为50°C和100°C,则其对数平均E7；4=5.67x108x(200+273)4=28381V/z/r//=O.O23A?"*Pr“'-=3275WKm2-k)A2=
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反映了（B）的对比关系.解：（a）中热杲交换的方式主A.贡力和惯性力；B.惯性力和粘性力；C.贡力和粘性力；D浮要有剜专导和热腿射（2分L（b）升力和粘性力热屋交换的方式主耍有热传导，自5、一金属块的表面黑度为0.4,温度为227°C.它的辐射力冷面液体然对流^热辐射（2分）.所以如果要通过实验来测定夹A.1417.5W/m2,将增大B.1417.5W/n^，将减层中流体的导热系数，应采用（a）布虽・（1分）(b)C.60.22W/m2,将增大D.60.22W/R12,将减2、冬天，在相同的室外温度条件下，为什么有风比无风时感小到更;令些？解假定人休表而温度相同时，人体的散热在有风时相当于三、简答题（毎题4分，共20分）强制对流换热（1分），而在无风时属自然对流换热（不考虑热辐射的物性参数为：久=（）P=（）.7（1分）或假定辐射换热虽相同时）（1分L而空气的强制对磁热强度要比0.0299VV/mKfr自然对流强烈.因而在有风时从入体带走的热量更多，所以感到更冷一些（3分Lx(6x104),,zX0.7"=21.59(W/nf•O3、北方深秋季节的溝晨，树叶叶面上常常结霜•试问树叶上、下袤面的哪一面上容易结霜？为什么？由于R=6xl04<5xl（）5,属层流流态.（1分）答：霜会容易结在捋叶的上表面（2分L因为树叶上表面朝向5xl（）5，属湍流流态（2分）.15导热系数为0・026W/（m・K）.室内空气温度为25°C表面传热O（2分）数为系20W/（m2・K）;室外空气温度为-10X,表面传热系数为15“业'.0299X600“mW/川0（】分）.I0.2观C-S）jl心x[25-（-10）]3、用一裸露的热电偶测试圆管中气流的溫度，热电偶的指示值1<51100031•—+—+——+-------+—h“70°C.已知管壁温度U=90°C,气流对躺点的对流换热系数为h=方ia月2201.0515（）热接点的表面发射率试确定气流的真实温度50W/m2K,"0.6.W/（m厶K）.试计算通过双层玻璃囱的散热星，齐与单层圾璃因及测温误差，井简要说明如何减小误差。（10分）相比较.假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相解：由于热电偶工作端为凸表面，它的表面积相对于圆管的面积很同.（10分）小，即4,/Aj«0.因此他们之间的辐射换热可按式解：⑴双层玻璃固情形,由传热过程计算式：（）（4分）I.2=^A^!-^H计算.⑵单层玻璃窗情形：热电偶的辐射换热和对流换热的能量平衡式为：（4分）显然，单层玻璃能散热塑是双层玻璃窗的2.6倍。（2分）此北方的冬天常常采用双因此，北方的冬天常務采用双层玻璃窗使室内保温諏胡使室内保温，.八2LJin11UZJJ丿八l\\\IMrjVIUJ八!\\\XJIJU工IIAJ/J・叫丸価厂2、站50工檢气平行掠过-表面温度为tw=100oCM平板7）EJ（4分）表面,術1面觴.平板沿靛方向的长度为0.2mr宽由此求得实际温度0.1m.Ittfft按平板甌计算的雷诺数26x10!试艇:为:（1）我表面与空气间的平均表面传热系数和传热量；(2分)（2）如果空气的流速增大为原来的10倍时,具它条件不变,強表面与空气酗平均表面传縣亂（10分）机+鸣r443而=50184.4°C（层流时平板表面平均驢尔数Ni（=0.664RJ厂，湍流测温劎误差为14.代，相对误差为8,5%.误差产搠原因，时平板表面平均雛尔数M/=（（）」）37Rj・871）罗是由于热电翡管酬壁的輻射换热,使ti明显低于&（2分）可采用追热罩来减小辐射换热.（2分）已知东南大学2007-2008学年第一学期期末考试体的能星大刊氐温物体辐射给高温物体的能塑.《传热学》试题（B卷）答案4、基尔崔夫定律指出（L一、填空（每空1分■共20分）A、实际物体吸收率和发射率之间的定量关系；B、黑体的光谱1、热虽从壁一侧的高温流体通过壁传给另氐溫流体的过程称辐射力与波长、温度的关系；C、任意温度黑体最大单色辐射力所为传热过程.对应波长的定圮描述；D所有漫射表面（定向）辐射强度不随空间2、如果温度场不随时间而变化，则为壁温度场.方位改变.3、温度梯度的正向朝看温度鲤（增加或减小）的方向，与热5、关于对流换流矢量的方向腿.4、稳态导热过程的单值性条件有几何条件、物理条件、边界条热，下列说法不正确的是（1件.A、流体的导热系数越大，换热越强；B、流体的比热容于密度、对应于鯉阻为极小值的保温层夕令为临界热绝缘直径.只5大的流体，以对流传递热量的能力高；C、流体的粘度小，有碍于有当管道外径赶临界热绝缘直径时，蜃盖保温层才肯定有效地起到流体流动，不利于热对流；D对流换热是依靠导热和热对流两种作减少腼失的作用.用来完成热最传递的.6、在一定的冷、热流体逬出口温度下，换热器不同的流动型式三、筒答题（每题3分，共18分）中,逆流的对数平均温差最大,顺流最小.7、耳備态导热可以分为瞬态导热和周期性导热.1、热量传递有哪几种基本方式？&按照引起流体流动的原因，对流换热可分为受迫对流换热和答：导热、热对流、热辐射（3分）自然对流换热.9、自然对流换热中，当边界层流态为层流时，局部表面传热系2、简述努谢尔特准则的表达式以及物理意义.数将随看厚度的增力曬渐軽，而当边界层由层流向紊流转变后，局Nu=hL/答：/4；壁面法向无量纲过余温度梯度，反映对流部表面传热系数将蛙；达到旺盛素流时，局部表面传热系数将保持换热强度的大小.不变.10、辐射测量用探测仪所测到的灰表面的辐射能，实际上是3、何为集总卷数法？应用这种方法的条件是什么？有效辐射,定义为灰体表面的本身辐射和反射辐射之和.答：忽略内部导热热阻，认为物体温度均匀一致的分析方法成11、将一个黑体表面的温度由3CTC增加到333°C,该表面为集总參数i去；适用条件：Bi<0.1的4、写岀两个同类现象相似的条件.辐射力增加了匝倍.答：单（1性条件相似，同名已定准则相等.（3分）二、选择题（毎题2分，共10分）5、简述角系数的定义及性质、、、、、1C;2B;3A;4A;5C答：定义：表面1发出的辐射能中落到表面2上的戸分数称1、具有均匀内热源的无限大平壁稳态导热的微分方程式为为表面1对表面2的角系数，记为心・（L5分）性质：（1）相对性，（2）完鑿性，（3）可加性（1.5分）d?/0A.―+―+—+—=06、实际物体表面的吸收率主要受哪些因索影响?dy2dz~2答：吸枚率a与物体的种类、表面状况及温度有关，而且与入射的波长有关.（3分）d2/b2t():teBd?=a(a7+dF+d?)+^四、分析题（每题3分•共18分）d2Z01分析曹于室外大气中的架空输送蒸汽的保温管道有哪些传热c'd?+I=0环节.（6分）答：管内蒸汽与管内壁的对流换热，管内壁向管夕陛的导热，DS申冷（畔）身（畔）身（呼）7oToxarovayozaz保温层内壁向保温层外壁的导热，保温层外壁与外界的对流换热及2、若菓一边界面有帶=0，此为（）边界条件.辐射换热.第一类B、第二类C、第三类D、以上都不是2、对管内强制对流换热，为何采用短背和弯间以强化流体的3、下列说法不正确的是（\换热？（6分）A、辐射换热必须通过中间介质相接触才能进行；B、辐射换答：采用短管，主要是利用流体在管内换热处于入口段温度边热过程伴随宿能暈形式的两次转换；C、一切物体只要温度T>0,界层较贈，因而换热强的特点，即所谓的“入口效应"，从而强化换都会不断地发射热射线；D、高温物体辐射给低温物热.而对于弯徴.流体流经穹官时，由于离心力作用，在横截面上产生二;欠环流，増加了扰动,从而强化了换热.3.在对流温度差大小相同的条件下，1.热=567xl0^x(527+273)4-15176.7^^=19430.1在夏季和冬季，屋顶天花板内表面的自然人二為一孤2亍对流换热炭面传热系数是否相同?为什么？'（6分）字=x(27+2/3)°+Dl/b./l^=42^.4^/答：冬季和貝季增壁内表面温度不同，夏季高而冬厶=如季2低（1分1在夏季室内空气温度低于屋顶天花板的温度，tf5,（1分），在冬季夏季室内空气温度高于屋顶天花板的温>t（1分）.因此夏季屋顶天花板内表面的自然对流换热度,tfw为热面朝下（或冷面朝上）（分），而冬季为冷面朝下（或根据得1：热面朝上）（1分），因此两者自然对流换热表面传热系数不相（同，夏季自流对流换热表面传热系数低于冬季1分L（4五.计算题分）分）1、一双层玻璃窗■宽1.1m,高1.2m厚3mm导热系数为（4rr1.05W/（mK）;中间空气层厚5MM,设空气隙仅起导热作用,导3、室温为一为1CTC的大房间中有一个直径为15cm的烟筒热系数为0.026W/（mK）.室内空气温度为25°C.表面传热系数r为20W/（m?K）;室外空气温度为・10°C,表面传热系数为15烟筒长15rr水平放置.求烟筒的平均壁温为tw为llCTC时,每fW/（m2・K）・试计算通过双层玻璃窗的散热塑，并与单层肢小时的对流散热量.璃窗相典八-F)比M/=O.48(GrPr)025•适用范围为Gr=10^1.3x10'’较亍召石览假走・―左在两l.lxl.2x[25-(-10)]定性温度取为：匚=（j+.）/2L——-—J一~=146•莎种情201.05—皿+吗+叱10迄的空气物性参数为:-0.0261.05+15-况下室2=0.0236IV/(m・K\v=\2.43x10"6/n2/s.Pr=0.712内、外空气温度及表面传热系数相同.（12分）60°C的空气物性参数为:)皿宀)L】U2x[25-(-10]/(加62===386A=()X)29WK).“=18.97x1()m/s.Pr=^15110.00310.696—+—+——+-------+—hA必2201.0515解：定性温度x解：⑴双层瑕璃奮情形,由传热过程计算式：（2）单层販璃窗情形则对应的空气物性参数为之=°°29疔/（w（5分）p=18.97x]0-6(2分)显然，单层玻璃的散热量是双层玻璃窗的2.6倍・（2分）因此,北方的冬天常常采用双层玻璃窗使室内保温。Nu=0.48x：Gr?r)0J5=0.43x(2.76xlO7xO.690025=31.8则2、两块平行放宣的平板的表面发射率均为08.温度分别为ti求得的=527°C及心=27。（3,仮间距远小于板的宽度与高度。试计算：ga:!^_________________________（11.2；1；62S）腼间的辐射换热虽⑺板的有效辐射腫的有效一b2t?18S8>(0.l5)5xl0097x10^x(2734-60)5.57x10^|f527十273）'一（27十273）415176.7^/,”r八、|(2分)一丄+丄-1一'I由给出的经验
公式
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可知£冃086=刃"(_-^)=3.14x0.15x15x6.15x100=434(2分)x辐身九（12分）h-318x要孕-■6.15妙/O'・K)015(2分)解:由于两板间距极小.可*见为两无限大平壁间的辐射换爆.（4分）因此水平烟筒的散热at为:（2分）
浙公网安备 33021202002483