传热学试卷答案.doc

2008传热学试卷（1）规范答案一.填空题：（共20分）评分规范：每小题2分1 导温系数是材料物体内部温度扯平能力 的指标，大小等于/C。2 影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性，状态，壁面结构。3 动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为，适用条件是Pr=1。4 影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。5 自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关，其发生的条件是流体处于湍流自然对流。6 同一壳管式换热器，逆流布置时对数平均温压最大，顺流布置时对数平均温压最小。7 在热辐射分析中，把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。8 通常，把的材料称为保温材料。9 有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能，它包括本身辐射和反射辐射两部分。10傅立叶定律的数学表达式是。二问答及推导题：（共50分）1. 名词解释：（10分）评分规范：每小题2分 辐射力：单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. 热边界层：在壁面附近温度剧烈变化的薄层. 导温系数：表示物体内部温度扯平的能力. 膜状凝结：凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. 太阳常数：大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m22.试介绍三种强化管内湍流换热的措施，并说明措施的传热学原理。（10分）答：三种方法（1）流速u提高，（2）直径d减小，（3）采用强化的换热面。（6分）原理或（4分）3.根据大容器饱和沸腾曲线，饱和沸腾曲线可分为几个区段？其中哪个区段 具有温压小，换热强的特点？为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内？（10分）答：四个区段， 核态沸腾。（4分）用DNB监视的原因（1）DNB之上q随t变化亦小 （2）超过时t猛增，可达到1000，易烧毁设备。（6分）4.辐射换热与导热.对流相比,有哪些特点？ (10分)答(1)电磁波,能量形式转换.（2分） (2)不依靠中间介质,在真空中亦可以进行.（2分） (3)在高温时,辐射特别重要,与温度的四次方成正比.（2分） (4)热辐射为物体的固有特性.（2分） (5)吸收与辐射的总效果为辐射换热.（2分）5.平壁的厚度为，两表面的温度分别为tw1和tw2，且tw1tw2，平壁材料的导热系数是随温度而变化的，关系式为=0（1+bt）。试求热流密度和平壁内的温度分布的表达式。(10分) 解：一求热流密度由傅立叶定律 (1) （1分） (2) （1分）由边界条件 (3) （1分） (4) （1分）(4)-(3) （5）（1分）或写成 （6）（1分）二求t的分布 （4分）三：计算题：（共80分）1.参阅下图，一支水银温度计被用来测定压缩空气储罐里的空气温度。如果 温度计读数为tH=100，套管基部温度为t0=50，套管长度为H=140mm，套管壁厚=1mm，壁的导热系数为=50W/(m.)，套管外侧压缩空气的对流换热系数为h=30W/(m2.) ，试确定测温误差有多大？如果改成不 锈钢制成的套管，不锈钢的导热系数为=15W/(m.)，测量误差又有多大？ （20分） 提示H=0/(chmH)解：（1） u=d A=d（12分）（2）改用不锈钢，实际气温仍为（8分）即测量温度误差为t=-0.22.有一外直径d1=0.3m，黑度1=0.9 的热管道。其外表面温度tw=450,周围介质的温度tf=50。试求每M管长上的辐射热损失。如果在热管道周围加一直径dz=0.4m，黑度z=0.82的遮热板，此时辐射热损失又是多少？ （20分）解：（一）无遮热板时（6分）（二）有遮热板时（1）先求出遮热板的温度（8分）（2分）（4分）3.一蒸汽管道内径为200mm，管壁厚为8mm，管外包有120mm厚的热绝缘层，其导热系数2=0.12W/(m.)，管壁导热系数1=46.5W/(m.)，蒸汽温度为tf1=300，周围空气温度为tf2=25，管内外两侧流体与壁面间的对流换热系数分别为1=116W/(m2.)，2=10W/(m2.)，求单位管长的传热系数、传热量ql及绝缘层外表面温度。 （20分）解：（1分）（10分）（9分）4.温度为17，流量为1.14kg/s的水通过换热器对油进行冷却。油的比热为 c1=1.88kJ/(kg.)，进口温度为117，出口温度为27，最后出口水温 达到60，已知总的传热系数为285W/(m2.)，试分别用-NTU法和对 数平均温压法求单流程逆流换热器所需的面积。（20分）提示水的比热为4.187 kJ/(kg.)，C=(Gc)min/(Gc)max解：（一）用-NTU计算：进出口油温 进出口水温 （4分）（4分）由知（4分）解出A=26.27m2（1分）(二)用平均温压法（7分）6 / 6