传热学复习资料5套

1、一、选择题1、以下哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动（A） A导热2、在稳态传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，那么不能采用以下哪种 手段（A） A增大系统热阻B增大传热而积C增大传热系数D增大对流传热系数3、温度梯度表示温度场内的某一点等温圈上什么方向的温度变化率（B）法线方向4、下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的目的。（D） A防止热量或冷疑的消失 B提高热负荷C防止烫伤D保持流体温度5、流体纯自然对流传热的准那么方程可写为（B） B Nu=f（Gr,Pr）6、流体掠过平板对流传热时，在以下边界层各区中，温度降主要发生在哪个区（C）C层流底层7、由炉膛火焰向木冷壁

2、传热的主要方式（A） A热辐射8、将保温瓶的双层玻璃中间抽成貞空，苴目的是（D） D减少导热口对流传热9、下述几种方法中，强化传热的方法是哪一种（C） C加肋片10、假设冷热流体的温度给泄，传热器热流体侧结垢后传热壁面的温度将如何改变（B） B减少11、热量传递的三种根本方式（A） A导热、热对流、辐射12、无量纲组合用于对于换热时称为（C）准那么C Nu13、对流换热与以（B）作为根本计算式B牛顿冷却公式14、下述几种方法中，强化传热的方法是（C） C增大流速15、当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在（B）时最有效B换热系数较小-侧16、以下各参数中，属于物性参数的是（D）导温系敎17、

3、某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了到达较好的保温效果， 应将（B）材料放在内层 B导热系数较小的18、物体能够发射热辐射的根本条件是（A） A温度大p 0K19、下述哪种气体可以看作热辐射透明体（B）反射比=1 B空气20、灰体的吸收比与投射辐射的波长分布（A） A无关21、在稳态导热中，决左物体内温度分布的是（B） B导热系数22、以下哪个准那么数反响了流体物性对对流换热的影响（C） C普朗特数23、在稳态导热中，决左物体内温度分布的是（B） B &热系数24、单位面积的导热热阻单位为（B） B K/W25、绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数（C）自然对流 C

4、大于26、对流换热系数为100W/（ml K）,温度为20°C的空气流经50°C的壁而，其对流换热的热流密度为D） D 3000W/m*q二h（t2-tl）27、流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热。如果流速等条件相同，那么（C） C细管内的对流换热系数大28、在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（A） A逆流大于顺流29、单位时间内离开单位外表积的总辐射能为该外表的（A） A有效辐射30、（D）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。D黑体31、削弱钮射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板外表黑度应（B） B小一点好32、对于过热器中：高温热气一外

5、壁一内壁一过热的传热过程次序为（A） A复合换热、导热、对流换热33、温度对辐射换热的影响（B）对对流换热的影响B大于34、对流换热系数为1000W/（mJ K）,温度为77°C的水流经27°C的壁面，其对流换热热流 密度为（D） D50000W/m*35、流体流过管内进行对流换热时，当l/d （ C）时，要进行入口效应的修正。C<5036、炉墙内壁到外壁的热传递过程为（D） D导热37、以下哪个圧律可用来计算黑体光谱辐射力（D） D普朗特数38、雷诺准那么反映了（B的比照关系B惯性和粘性力39、以下何种材料外表的法向黑度为最大？ C） A磨光的银B无光泽的黄铜C各种

6、颜色的 油漆D粗糙的铅40、在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率（C）同温度下该物体的黑度 C恒等于41、五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（A） A辐射换热42、一顺流布置换热器的热流体进岀口温度分别为300和150°Cz冷流体进出口温度分 别为50°C和100-C,那么其对数平均温差约为（B） B 120sC43、有一个由四个平而组成的四边形长通道，英内外表分別以1. 2、3、4表示，角系数X1.2=0.4, X1.4=0.25,那么 X1.3 为（D） D0.3544、一金属块的外表黑度为0.4,温度为227-C,它的辐射力是（

7、A）:假设外表氧化后，黑度变为0.9,其辐射力将（A）A1417.5W/m增大二、填空题1、热量传递的三种根本方式一热传导_、_热对流_、_热辐射2、平壁厚0.02m,热阻为0.02 m*K/W,其导热系数J_lW/（m口_。3、_导热微分方程_及英单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。4、影响自然对流传热系数的主要因素有:流动起因_、_流动速度_、_流动有无相变_、_壁面的几何形状_大小和位宜_、流体的热物理性质5、速度边界层是指_在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层6、在蒸汽的凝结过程中，珠状_凝结传热系数大于膜状凝结。7、大容器沸腾曲线分为自然对流_、_核态沸腾_、_过度沸腾_、

8、膜态沸腾四个区段。8、基尔霍夫泄律说明，善于辐射的物体也善于_吸收在同温度下，黑体具有_最大一的辐 射力，实际物体的吸收率永远一小于_1。9、普朗克定律揭示了黑体光辐射力按_波长变化的分布规律。10、传热过程是指热量从高温流体通过壁而传向低温流体的总过程-11、在一台顺流式的换热器中，热流体的进岀口温度分别为180°C和100°C,冷流体的进岀 口温度分别为40°C和80°C,那么平均对数温差为_61.7°C_。12、一灰体外表的温度为i27°C,黑度为0.5,那么英辐射力为_725.76W/m'or726W/m'_。

9、13、为了到达降低温度的目的，肋片应该装在一冷流体一侧。14、灰体就是吸收率与波长或“久"复合一无关的物体。15、冬季室内暧气壁而与附近空气之间的换热属于一复合换热。16、传热系数的物理意义是指冷热流体一间温度差为1时的传热热流密度。17、黑度是说明物体_辐射_能力强弱的一个物理量。18、肋壁总效率为_肋壁实际散热虽肋壁与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热虽之比。19、在一个传热过程中，当壁而两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻_较大_一侧的换热 系数对于提高传热系数最有效。20、圆管的临界绝缘直径d的计算公式一么=2兄/?_,它表示当保温材料外径为de时， 该保温材料的散热量到达_

10、最大值一。21、导热系数的单位是_W/(mk)_,对流传热系数的单位_W/(m3k)_,传热系数的单位_W/(m k)_022、一大平壁传热过程的传热系数为ioow/(m*k),热流体侧的传热系数为200W/(m2k), 冷流体侧的传热系数250W/(m* k),平壁的厚度为5mm,那么该平壁的导热系数为 _5W/(mk)_。导热热阻为_0001何 k)/W_o23、温度边界层越_厚_对流传热系数越小，强化传热因使温度边界层越薄24、大容器饱和沸腾曲线分为自然对流_、_核态沸腾_、_过度沸腾_膜态沸腾四个区段。 其中一核态沸腾_具有温差小，热流大的传热特点。25、太阳与地球间的热量传递属于_辐

11、射_传热方式。26、一个由两个外表所构成的封闭系统中，假设Al=0.5A2, XI, 2=0.6,那么X2,l=_0.3_o27、在一维稳态传热过程中，每个传热环i'j的热阻分别为0.01K/W, 0.35K/W和0.0091 K/W, 在热阻为_0.35K/W_的传热环节上采取强化传热措施效果最好。28、某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20W/(m, - k),对流传热系数 为4ow/(mlk),其复合传热系数为_6ow/(mk)_。29、换热器传热讣算的两种方法是_平均温差法_和_效能-传热单元数法30、同一温度下，黑体的辐射能力一最大一，吸收能力最大31、可以采

12、用集中参数法的物体，其内部的温度变化与坐标一无关_。32、导热系数是物性参数，它取决于一物质的种类和热力状态33、按照导热机理，水的气、液、固三种状态中一气态一状态下的导热系数最小。34、热扩散率« = AJpCP)是表征一物体传递温度变化的能力_的物理虽供学习参考35、灰体是指一光谱吸收比与波长无关的物体PS：即Q"）为常数。ga"1336、格拉晓夫准那么的物理意义一表示浮升力纭粘性力的相对大小表达式G- 以 。（公式是I的三次方和r的平方）37、热水瓶的双层玻璃中抽頁空是为了一减小对流换热_。38、雪对可见光吸收能力比对红外线的吸收能力_低_。39、第一类边界

13、条件是给圧物体边界上任何时刻的温度分布40、初始条件是指_如以某一时刻作为时间的起算点，在该时刻导热物体内的温度分布一41、温度边界层越_厚一，对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层越_薄_。42、流体横掠管束时，一般情况下，叉排_布置的平均对流传热系数要比顺排布置时高。43、黑体是指一吸收比为1_的物体，白体是指一反射比为的物体，透明体是指一透射比为 1_的物体。灰体是指光谱吸收比与波长无关一的物体。44、物体的光谱辐射力与同温度下黑体的光谱辐射力_之比，称为物体的光谱发射率。45、凝结有珠状凝结和膜状凝结两种形式，其中一珠状凝结_比_膜状凝结换热有较大的换热 强度，工程上常用的是膜状凝结

14、46、肋化系数是指_加肋后的总换热而枳_与_未加肋时的换热而枳_之比。47、一传热过程的温压为20°C,热流量为1KW.那么其热阻为_0.02K/W48、气体辐射具有2个特点：对波长有选择性在整个容枳中进行一。三、简答题1、由对流换热微分方程=- f Iv -o 知，该式中没有出现流速，有人 AZ.v I Oy 丿因此得岀结论：外表传热系数h与流体速度场无关。试判断这种说法的正确性。答：这种说法不正确，因为在秒速流动的能疑微分方程中，对流项含有流体速度，即要获得 供学习参考流体的温度场，必须先获得苴速度场，“流动与换热密不可分"，因此外表传热系数必与流 体速度场有关。2、在

15、地球外表某实验室内设计的自然对流换热实验，到太空是否仍然有效？为什么？答：该实验室到太空中无法得到地而上的实验结果。因为自然对流是山流体内部的温推从而 引起密度差并在重力的作用下引起的。在太空中试验装置处于失重状态，因而无法形成自然 对流，所以无法得到预期的实验结果。3、在对流温度差大小相同的条件下，在夏季和冬季，屋顶天花板内外表的对流换热系数是 否相同？为什么？答：在夏季和冬季两种情况下，虽然它们的对流换热温差相同，但核顶天花板内外表的对流 换热系数却不一宦相等。原因：在复季tf<tw,在冬季tf>tw，即在夏季，温度较高的水平 壁而在上，温度较低的空气在下（即热面朝下），自然对

16、流不易产生，因此换热系数较低。反 之，在冬季，温度较低的水平壁而在上，而温度较髙的空气在下（即冷面朝下），自然对流运 动较强烈，因此换热系数较高。4、两滴完全相同的水滴在大气压下分别滴在外表温度为120°C和400°C的铁板上，试问滴在 哪块板上的水滴先被烧干？为什么？答:在大气压下发生沸腾换热时，上述两水滴的过热度分别为A/ = Av_=20oC和4=3009, 由于大容器饱和沸腾曲线，前者外表发生的是核态沸腾，后者发生膜态沸腾。虽然前者传热 温差小，但苴外表传热系数大，从而外表热流反而大于后者，所以水滴滴在120°C的铁板上 先被烧于。5、简述物性参数导热系数

17、和粘度对外表传热系数的影响。答：导热系数启那么涂体内部、流体巧壁而间的导热热阻小，外表传热系数就大。粘度大，流速就低，外表传热系数就小。6、试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。答：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换热强度和流动阻力两 方而加以阐述：（1）管束叉排使流体任弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流换热系数较 大，同时流动阻力也较大：（2）顺排管朿中流体在较为平宜的通道中流动，扰动较弱，对流 换热系数小于叉排管束，苴流阻也较小：（3）顺排管朿由于通道平直比叉排管束容易淸洗。7、试用传热原理说明冬天可以用玻璃温室种植热带植物的原理。答：（提示：可以从

18、可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。玻璃在日光（短波辐射）下是一种透明体，透过率在90%以上，使绝大局部阳光可以透过玻 供学习参考璃将温室内物体和空气升温。室内物体所发岀的轴射是一种长波辐射一一红外线，对于长波辐射玻璃的透过串接近于 零，几乎是不透明（透热）的。因此，室内物体升温后所发出的热辐射被玻璃挡在室内不能穿过。玻璃的这种辐射特性，使 室内温度不断升高。18、北方深秋季节的淸晨，树叶叶面经常结霜。试问树叶上、下面的哪一面结霜？为什么？答：霜会结在树叶的上外表。因为淸晨，上外表朝向太空，下外表朝向地而。而太空表回的 温度低于摄氏零度，而地球外表温度一般在零度以上。由于相对树叶下外

19、表来说，其上外表 需要向太空辎射更多的能疑，所以树叶下外表温度较髙，而上外表温度较低且可能低于零度, 因而容易结霜。9、简述非稳态导热的根本特点。答：随着导热过程的进行，导热体内温度不断变化，好似温度会从物体的一局部逐渐向另 一局部转播一样，习惯上称为导温现象，这在稳态导热中是不存在的。 非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通 过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处相等的，而 在一维稳态导热过程中通过各层的热流量是相等的。 非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热"10、请分析遮热板的原理及苴在削弱辐

20、射换热中的作用。答：“在辐射换热外表之间插入金属（或固体）薄板称为遮热板其原理是遮热板的存在增 大了系统中的辐射换热热阻使辐射过程的总热阻增大系统黑度减少使辐射换热量减少（3）遮 热板对于削弱辐射换热具有显著作用如在两个平行辐射外表之间插入一块同黑度的遮热板 可使辐射换热量减少为原来的1/2假设采用黑度较小的遮热板那么效果更为显著。11、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左能起到保温的作用，为 什么？答：1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平壁外敷设保温材料一 立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到达削弱传热的目的3圆 筒壁外敷设保温

21、材料不一立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 供学习参考减小所以总热阻有可能减小也有可能增大。12、为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？答： 1 因为在一左的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小, 即采用逆流方式，有利于设备的经济运行。 2 但逆流式换热器也有缺点，英热流体和 冷流体的最髙温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较髙，即这一端金属材料要承受 的温度高于顺流型换热器，不利于设备的平安运行。 3 所以髙温过热器一般采用顺流 式和逆流式混介布置的方式，即在烟温较髙区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布13、有人说，在电子器

22、件的多种冷却方式中自然对流是一种最可靠（最平安）、最经济、无 污染（噪音也是一种污染）的冷却方式试对这一说法作出评价并说明这种冷却方式有什么缺 乏之处有什么方法可作一定程度的弥补？答：电流通过电子器件时会产生焦耳热，导致温度上升，于是产生了周帀空气自然对流的动 力。这种冷却方式无需外加动力，亦无噪声，而且一旦停电，电子器件也就不工作了，因而 也就不存在冷却问题，因而说它是最可靠最经济无噪声污染的冷却方式是适宜的。自然对流 冷却方式的最大缺乏是其换热强度低，一种弥补的方法是采用扩展外表即在热外表上加装垂 直放豊的肋片以增加散热而积。14、有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作屡次折流横

23、向冲刷管束以冷却管内 热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案 的合理性。答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因 而在管外加装肋片可强化传热，注意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热 热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。15、蒸气与温度低于饱和温度的壁面接触时，有哪两种不同的凝结形式？产生不同凝结形式的原因是什么？答：当凝沾液体能很好地润湿壁面时，在壁面上将铺展一层液膜，这种凝?称为膜状凝结。当凝结液体不能很好地润湿壁而时，凝结液体在壁而上形成一个个液珠，且不断开展长大，并沿壁而滚下，

24、壁而将重复产生液珠、成长、滚落过程，这种凝结形式称为珠状凝结。26、有人说：“常温下呈红色的物体表示该物体在常温下红色光的光谱发射率较英它单色光（黄、绿、蓝等）的光谱发射率髙"。你认为这种说法正确吗？为什么？答：不疋确。因为常温卜物体呈现的颜色是由于物体对可见光中某种单色光的反射迄成的。 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，反射比较小，而对 ?1光的吸收比较小，反射比较大所致。根据基尔霍夫定律,血F,可见红光的光谱发射 率较其他单色光的光谱发射率低而不是高17、冬季睛朗的夜晚，测得室外空气温度t髙于0°C,有人却发现地面上结有一层簿冰，试 解释原因

25、（假设不考虑水外表的蒸发）。答：假定地而温度为了 Te,太空温度为Tsky,设过程己达稳态，空气与地而的外表传热系数为h, 地球外表近似看成温度为Tc的黑体.太空可看成温度为Tsky的黑体。那么由热平衡： g-7>） = 6（7>4-切）,山FTa>O°C,而Tsky<0C. W此，地球外表温度Te有可能 低于0°C,即有可能结冰。（后面两个T是4次方）18、绘图说明气体掠过平板时的流动边界层和热边界层的形成和开展。答：当温度为tf的流体以U8速度流入平板前缘时，边界层的厚度6 = 6 t=0.沿着X方向， 随着X的增加，由于壁而粘滞力影响逐渐向流体

26、内部传递，边界层厚度逐渐增加，在到达 Xc距离（临界长度Xc由Rec来确左）之前，边界层中流体的流动为层流，称为层流边界层， 在层流边界层截面上的流速分布，温度分布近似一条抛物线，如下列图。在Xc之后，随着 边界层厚度§的增加，边界层流动转为紊流称为紊流边界层，即使在紊流边界层中，紧贴着 壁面的薄层流体，由于粘滞力大，流动仍维持层流状态，此极薄层为层流底层$t,在紊流 边界层截而上的速度分布和温度分布在层流底层局部较陡斜，近于直线，而底层以外区域变 化趋于平缓。恳渡I .过渡流一紊诜 “19、太阳能集热器吸热外表选用具有什么性质的材料为宜？为什么？答：太阳能集热器是用来吸收太阳辐射能

27、的，因而其外表应能最大陨度地吸收投射来的太阳 辐射能，同时又保证得到的热疑尽少地散失，即外表尽可能少的向外辐射能，但太阳辐射是 高温辐射，辐射能量主要集中于短波光谱(如可见光)，集热器本身是低温辐射，辐射能量主 要集中于长波光谱范I期(如红外线)，所以集热器外表应选择具备对短波吸收率很高，而对长 波发射(吸收)率极低这样性质的材料。20、热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分別采用空气和水进行冷却。经过一段时 间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数 影响较大?为什么？答：采用水冷时，管道内外均为换热较強的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生

28、在总热阻中所占的比例较大。而空气冷却时，气侧热组校大，这时，水垢的产生对总热阻影 响不大。故水垢产生对采用水冷的管道的传热系数彫响较大。四、计算题。一双层玻璃窗，宽高12m,厚3mm,导热系数为1.05W/(m K),中间空气层厚 5MM,设空气隙仅起导热作用，导热系数为0.026W/(mK),室内空气温度为25。,外表 传热系数为20W/(m2 - K),室外空气温度为10° ,外表传热系数为15W/(m2 K),试汁算 通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相比较，假左在两种情况下室内、外空气温度及外表传热系数相同。供学习参考(1)双层玻璃窗情形，由传热过程计算式:=146 加1

29、X 1.2 X 25 - 10 丿13 x 10 35 x 103 x 1O'31+ 一201.050.0261.05152单层玻璃窗情形:力"/ 一 Z/J 1.1 x 1.2 x 25 - 10 ) 二二 386 .5W1 巧 113 x o 1+ + + hl 乙力J201.0515显然，单层玻璃窗的散热量是双层玻璃窗的2.6倍。因此匕方的冬天常常采用双层玻璃窗， 使室内保温。2、水以1.2m/s的平均流速流过内径为20mm的长直管。管子壁温为75°C水从20C加热 到70°C管子壁温为15°C水从7O°C冷却到20©

30、试计算两种情形下的外表传热系数并讨 论造成差异的原因？答:解：(1)定性温度°=; 2査45C水的物性参数有：p = 990.2kg/m舄Cp = 4.1742/伙g K)/ = 0.642W/(加 Kv = 0.608xlO/n2 Is Pr = 3.93,“ = 601.4x10"炯/加s冷5环Re = = p翳弊=3.95xg就流动则?Vw= 0.023RePr,J二如因为是被加热，所以n取0.420x100.642=0.023 x (3.95 x 104 )08 x 3.9304 n 力=6071 AW/m2 -K+t.定性温发ff =7Vw = 0.023 Re0

31、8 Pr03hdT=45 "C,物性参数与(1)相同，因为是被冷却，所以n取/2x20x10_0.642=0.023x(3.95x 104严 x3.9303 =>A = 5294.5VT/肿 k因为加热，近壁处温度髙，流体粘度减小，对传热有强化作用，冷却时，近壁处温度低，流 体粘度增加，对传热有减弱作用。3、太阳可视为温度Ts=5800K的黑体，某选择性外表的光谱吸收比随波长A变化的特性如以 下列图所示，当太阳的投入辐射Gs=800W/m2时，试计算该外表对太阳辐射的总吸收比及 单 位 而 积 上 所 吸 收 的 太 阳 能 M 。0.80.101.4入/pm先计算总吸收比。I

32、* a（A）EiudAJoa = £；L Gf（A）EbxdAa（A ）EudA十1.4_瓦=O.8Fb（o-i4）+ 0lFb（i.4-8）=0.8 x 0.860 8 + 0.1 x 仃0.860 8）=0.702 6单位面积上所吸收的太阳能7 = oGs = 0.702 6 x 800 = 562 W/m24、有一内腔为0.2mX0.2mX0.2m的正方形炉子，被程于室温为27°C的大房间中。炉底电 加热，底而温度为427°C, £ =0.8,炉子顶部开口，内腔四周及炉子底而以下均敷设绝热材 料。试确左在不计对流换热的情况下，为保持炉子恒泄的底而温

33、度所需供给的电功率。炉底 对炉侧墙的角系数等于0.8。答e 1=0.8、5、两块平行放置的平板1和2 相关尺寸如图示11 =177 9、t2=27 °C、£ 2=0.4、XI ,2 = 0.2 o试用网络法求：两平板之间的辐射换热量;假设两平板均为黑体外表，辐射换热捲又等2m多少？2m；2m<-f-273 V <27 h-2-73 V"1|_LiooJ _一106 J JL -DL：8 11 - Ci qO .S x 2x22 x 2 x 0.2. 4x2x2=1105.65W假设两外表为黑体外表，那么1 W T- W 丁 3FooT-CUP -*-

34、W丁3FooT=1492.63W6、在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为 0.06W/(m k),另一种为0.12W/(m -k),两种材料的厚度都取为75mm,试比较把导热系数 小的材料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影 响影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中，绝热层内外外表的总温差保持不变。解=将导热系数小的材料紧贴壁管g> =iIn咅 k 50 丿 * 2#入50+75+75、50十75丿2犹/将导热系数大的材料紧贴壁管则® 2頑"J)2曲2)19.19ln2.5 lnl.6仏*

35、厶15.47故导热系数大的材料紧贴管壁其保温效果好。若为平壁，则平壁A 仏由于5 = =玄所以不存在此问题。对炉墙表面发出的辐射能的吸收比。 解8-20. 一小块温度=400/C的漫射表而悬挂在人温度Tf=2mK的炉了中。炉子表而 是漫灰的，且发射率为0.25s悬扌咸面的光谱发则率如附图所示。试确定该表而的发射率及g（A）=®i+6?+£為一=必耳（0 - A ） + £A2Fb（ -久2 ） + ©3尸（乂2 _8） =0.543又因为陋(入人)氐亿眩ct 二 二 0.687、Io8、蒸汽冷凝器，内侧为ts=110°C的干饱蒸汽r汽化潜热r=

36、2230，夕咂为冷却水，进出 口水温分别为30°C和80°C ,内外侧换热系数分别为104及3000，该冷凝器面积A=2m2 , 现为了强化传热在外侧加肋，肋壁面积为原面积的4倍,肋壁总效率q=0.9，假设忽略冷 凝器本身导热热阻f求单位时间冷凝蒸汽量。对数平均温差：Af= 110-30 = 80 q9 AZH = 110-80 = 30 c°C30= 5192.311=-传热系数+ + 纸 %创 100003000x4x0.95129.3x2x50.98 = 5.294x10M =5.294x10 Q 237单位时间冷凝蒸汽量： 2230x109、(18分)一块

37、大平板，厚度5=5,有内热源5,平板中的一维稳态温度分布为 式中方= 20bC c = -200K/m2o假定平板的导热系数A = 50W/(m K试确 定；(1) 平板中内热源值；(2) x = oWx=边界处的热流密度。解：(1)直角坐标中常物性、有内热源的一维稳态导热微分方程式为0= _m_2 仏= -2x(200x50 = 2xlO4(W/血dx(2)根据傅里叶定律和给定的平板温度分布，可得 售=0/.*=0 处绝热"j0引 r =-2ov<5 =-2x(-200)x50x5x10-2 =103(W/m2)10、 30试计算一空气横掠管束换热的空气预热器的对流换热量。已

38、知管束冇25排，每拮12根光管，管外 径25mm,管长1.5m,叉排形式，橫向管间距Sl=50min,纵向官间距S2=3Smm,管壁温度120° C,空气来 流速度uf=4m/s,空气进口温度20° C,出口温度40° C。己知空气物性：Xf=0.0267W/(m-K), vf=16. OX 10-6m2/s, Prf=O. 701 o最犬流速umax=ufSl/ (Sl-d);推荐关联式：=uf二cRenfPrO. 36f (Prf/Prw)in,公式适用条件：NM20,光 管管束，Prf=0.7500,除Prw的定性温度为壁温外，其余定性温度为流体在管束中的平

39、均温度。指 数叫对气体dfO,对液体,m=0.25, c> n值查下表:排列方式RefCn顺排102X1050.270.63叉排00<2)1032X105O.35(Si/S2)020.6叉排00>2)102X100.400.64解：空气平均温度"（L寸L ,）/2= （20十40）/2=30° C査収相应的物性参数最大流速u皿二工-S - d=8m/s小"dRet= *=沐 0.025=1250016 0 X 10 Y4 x 5050-25供学习参考由于 Si/S2=50/38=1. 316<2,杳表得：c=0. 35(Si/S2)a2=0

40、. 35X1. 316° W 370 n=0. 6,由于是空气，所以呼0。Nut=0. 37Re叫Pr咋0. 37X12500° 6X0. 70严=95 4h二入 f!Uf/d=0. 0267X95. 4/0. 025二 101. 9W/ (m2 K)换热面积 A=Njttt dL=25X 12Xn X0. 025X1. 5=35. 34m2换热量4)二hA (匸-二101. 9X35. 34 X (120-30) =324103W-324. lkW11. 一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22 X10-3 Q.导线外包有1mm、导热系 数0.15w/m.k的绝缘

41、层。限定绝缘层的最高温度为65C,最低温度0°C,试确立这种条件下 导线中允许通过的最大电流。解：最大允许通过电流发生在绝缘层外表温度为65C,最低温度0C的情形。此时每米导线的导热量:幺= 3.14x0.15 x- = 119.9莎/加/ M巾最大允许通过电流满足®9 所以人= 232.4"12. 一直径为0.8m的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包 弗I。两容器外表为不透明漫灰外表发射率均为0.05,两容器外表之间是真空的，如果外外表 的温度为300K内外表温度为95K,试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜 热为 2.13

42、X10'5J/kg o解：此题属两外表组成封闭系的辐射换热问题其辐射网络图如下其中= cr7；4 =5.67 xlO x(3()(>)4 =45927够"/Ebl=5.67xl0'ax954 = 4.62PF/m2龙2=1(3分)Ax = 7id； = 7F x I.22 = 4.524m2A2 = 7td；=穴 x O.X2 = 2.01 m2=32,13 护(2分)故由于蒸发而导致液氧损失的质量流慑32.132.13X105= 1.51xl0-4kg/s =0. 543 kg/h13. 一内径为300mm、厚为10mm的钢管外表包上一层厚为20mm的保温材料

43、，钢材料 及保温材料的导热系数分别为48W/(mK)和0.1W/(mK),钢管内壁及保温层外壁温度分 别为220 °C及40 °C,管长为10m。试求该管壁的散热咼。解：C知 d 1 =300nn d 2 =300+2 X 10=320mm d 3 =320+2 X 20-360nini / = 10mXj = 48W /(m K) = 0.1 W/(m K) t wl =220 "Ct w2 =40 ”C二“一"丄也+丄軽2 71 JI/ d 2兀"d2360320220-40In - +In271x48x10300271x0.1x10=95

44、91. 226W6-5.已知：有人曾经给出卜列流体外掠正方形柱体（其而与來流方向垂“）的换热 数据：NuRcPr4150002.2125200003.9117410000.7202900000.7求：采用严的关系式來整理数据并取m=l/3,试确定其中的常数C与指 数I】在上述Re及Pi的范固内，当方形柱体的截而对角线与來流方向平行时，可否用此式进 14、行计算，为什么？解:由 Nit = C Rer P"有lg Nu = IgC + nig Re 十 m Ig Pr|gyVM- IgPrljIgRc根据实验数据有：川成线性关系lg NulgRelgPrmIgNw -lgPrgRe1.

45、623.6990.11411.50593.6992()9694.301()0.197()1.899943012.06814.6128-0.0522.12014.61282.30544.954200522.35744.9542二 0.678IgC为之线$纵坐标卜.的截距。23574-1.5059n =4.9542 3.699不能将上述关联H用于截回对角线打來流平行的恃形因为两种悄形卜流动方向打物体的郴对位置不同。15. 一外表的光谱吸收比与波长关系如附图所示，在某一瞬间，测得外表温度为lOOOKe投 入辐射G入按波长分布的情形示于附图b.试：(1)讣算单位外表积所吸收的辐射能；(2)计算该外表的

46、发射率及辐射力:(3)确定在此条件下物体外表的温度随时间如何变化,设物体无内热源，没有其他形式的田 L 23456A/fon热量传递。W：34 6 *Gxs/I = Ja（AiAdA + ja（/lXcU + Ja（AK/z/2 + J= 11（）0（Hr /,«2） 解：（I）0 3 4 6a（7j = © 仇（0 -石）+色妨,（右-爲）=049/ Y100=40677W/加2（3） E = 40677 > Gxs所以在此条件卜物件农而的温度随时问的延长而降低16. 一台逆流套管式换热器在以下条件下运行，传热系数保持不变，冷流体质流量 0.125kg/s,泄压比热

47、为4200J/kg . K,入口温度40°C,岀口温度95°C。热流体质流疑0.125kg/s, 左压比热为2100J/kg K,入口温度210°C,假设冷、热流体侧的外表对流传热系数及污垢 热阻分别为 2000W/m2 K、0.0004m2 K /W、120W/m2 K、0.0001m2 K /W,且可忽略 管壁的导热热阻，试确楚该套管式换热器的换热而积。供学习参考解：(1)确定换热器最大对能的传热杲：Q = (m 5)加 ft-rfl) = O25 x 2100 x (21 ° - 40) = 44625(W)确定换热器的面积：根据热平衡7/

48、4;(Wz, erh)(thl -th2) = (wc cp()(r-tc2)确定热流体出口温度，即:-a) = “o 0 125x4200x(95-40)=弋025x2100对数平均温差:=90.65°C(210-95)-(110-40),210 95In110-40Q 二c“)(-厂/. .) = 0.125x210()X(21 ()-11 ()二 26250(W)换热系数:k = = = 107.14W / (屛 K) +/;+ + 6+ 0.0004+ +0.0001a, 1 cr2 22000120换热器的面积为:A = - = 52_ = 2.7(加2)kta) 107.14x90.65为增强换热，应提高小的换热系数，W 120 W/(m2-K)017. 一烘箱的箱门由两种保温材料A及B做成，且二2§BXA二02W/(mKMB=006W/(mK), 烘箱内空气温度tfl=400