2007级《传热学》考试题(A卷,2010[1].1)参考答案

1、E卷20042010学年第1学期题号二三四五七八九十总分得分开课学院：考日期：2010.1考试方式：广开卷金闭卷其他考试时间：120分钟一、填空题(每小题2分，本大题共20分)1. 导热的第二类边界条件是指已知边界上任意时刻的热流密度值;导热的第三类边界条件是指已知边界周围流体的温度和表面传热系数。2. 描述导热物体内部温度扯平能力的物性量叫热扩散率或导温系数；其定义式为a=X/pcop3. 流体刚流入恒壁温的管道作层流换热时，其局部对流换热系数沿管长减尘，这是因为热边界层厚度沿管长增加。4. 影响对流传热的因素有流体流动的起因、流体有无相变、流体的流动状态、换热表面的几何因素和流体的物理性质

2、。5. 蒸汽与温度低于饱和温度的壁面接触时，有膜状凝结禾珠状凝结两种不同的凝结形式，产生不同凝结形式的原因是由于凝结液与固体壁面润湿性的不同。6. 气体辐射具有两个特点：(1)对波长有选择性;(2)在整个容积中进行。7. 普朗克定律揭示了黑体辐射能按波长分布的规律;兰贝特定律揭示了黑体辐射能按空间方向的分布规律。8. 临界热绚缘层直径的定义式为d=2M,其意义为归d时对流与导热热阻之和最e¥-小，散热量最大。9. 某燃煤电站锅炉过热器中，烟气向管壁换热的辐射换热系数为20W/(m2.K),对流换热系数为40W/(m2.K),其复合换热的热阻为0.01667(m2.K)/W。10. 某

3、换热器刚装时传热系数为10W/(m2.K),运行一年后因结垢传热系数降为8W/(m2.K),这时，污垢热阻为0.005(m2.K)/W。重庆大学试卷教务处06版第1页共4页二、选择题（每小题1分，本大题共10分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将最合适的选项前的字母填在题后的括号内。1. 在锅炉的炉墙中：烟气f内壁f外壁f大气的传热顺序是：（A）命题人：吴双应A. 辐射换热，导热，复合换热B.导热，对流换热，辐射换热C.对流换热，复合换热，导热D.复合换热，对流换热，导热2. 由表面1和表面2组成的封闭系统中，角系数X,2和的关系为：（C）A.等于B.小于C.可能大于、

4、等于、小于D.大于3. 下列参数中属于物性参数的是（B）。A.传热系数B.导热系数C.换热系数D.角系数组题人：吴双应4. 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是（D）。A.减少导热B.减少对流换热C.减少对流与辐射换热D.减少导热与对流换热5. 大空间自然对流的换热准则关系式N%c（GrPr）n中不出现Re数，试问下述四种解释哪一种是正确的？（B）A.不考虑粘性力的影响B.不考虑惯性力的影响C.Re是待定准则D.此时没有流速分布审题人：6. 沸腾的临界热流密度是（C）。A. 从过冷沸腾过渡到饱和沸腾的转折点处热流密度B. 从自由流动过渡到核态沸腾的转折点处热流密度C. 从核态沸腾过渡到膜态

5、沸腾的转折点处热流密度D. 从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸腾的转折点处热流密度7. 影响物体表面黑度的主要因素是（A）。命题时间：A.物质种类、表面温度、表面状况B.表面温度、表面状况、辐射强度C.物质种类、表面温度、表面颜色D.表面颜色、表面温度、表面光洁度8. 下述哪种手段对提高对流换热系数无效？（B）A.提高流速B增大管径C.采用入口段效应D.采用导热系数大的流体2009.129. 当采用加肋片的方法增强传热时，最有效的方法是将肋片加在哪一侧？（B）A.换热系数较大的一侧B.换热系数较小的一侧C.流体温度较高的一侧D.流体温度较低的一侧10. 对于某平壁换热，已知其左侧的换热热阻大于右

6、侧的换热热阻，则该平壁的温度接近（B）的流体温度。A.左侧B.右侧C.左右两侧的平均温度D.无法确定三、简答题（每小题6分，本大题共24分）1. 如下图示出了常物性、有均匀内热源d、二维稳态导热问题局部边界区域的网络配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式（设材料导热系数为久，结果不需化简）。aAxttaAft、Aft九a9-+九Axt9-+九Ay-49-+2AyAyAx九.乂匚匕+心+心（_t）+-Ax-Ay-（t）=O2Ax2«o42. 一块厚度为25（VOS5）的大平板，与温度为的流体处于热平衡。当时间Q0时，左侧流体温度升高并保持为恒定温度牛。假定平板两侧表面传热系数相同

7、，当Bi=hd/O0t,试确定达到新的稳态时平板中心及两侧表面的温度，画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线。（3分）1答：Bi=h3/Xf0时，内热阻0,ttt（2t+1）=1.5wlw2c2fff（3分）3. 试写出如下图示的常物性、不可压缩流体、无内热源的二维平板稳态对流传热层重庆大学试卷教务处06版第3页共4页流边界层的微分方程组及边界条件。色+空=0dxdy解：边界层方程:dudv1dp02%<U+V+Vdxdypdxdy（4分）边界条件为:dtu+vdxduy=0,u=Q,v=0,t=yToo,u=u,t=tcoco（2分）4.请简述玻璃温室保暖的原理。答：玻璃对热辐射有

8、选择性透射的特性，对太阳短波辐射的透射率较大，而对室内物体的长波辐射基本不透射，故有温室效应。四、计算题（本大题共46分）1.一块大平板，厚度沪5cm,有内热源（J）,平板中的一维稳态温度分布为t=b+cx2,式中，Z?=200°C,c=-200°C/m2。假定平板的导热系数启50W/（m.K）,试确定：（15分）（1）平板中内热源e之值；（2）若0和若5边界处的热流密度。解：（1）常物性、有内热源的一维稳态导热微分方程式为：公+仝=0dx2X/72/贝Ij：d)=-X一=2c九=2x(200)x50=2x104(W/ms)(5分)dx2(2) 根据傅里叶定律和给定的平板温

9、度分布，可得：qx=0“dt九dxx=0则x=0处绝热;(5分)x=8adtdx=-2cX6=-2x(-200)x50x5x10-2=103(W/m)x=8(5分)2. 有一圆筒形封闭空腔，如下图示，表面1温度斤二550K,发射率竹二0.8,表面2温度T2=300K,发射率*2=0.4,圆柱面3为绝热表面，角系数厂0.308。求：(15分)(1) 表面1的净辐射换热量；(2) 绝热面3的温度。解：AA二兀x0.32=0.09k?4二兀x0.6x0.3=0.18k123重庆大学试卷教务处06版第4页共4页=xX0.18710.09兀x0.308=0.616,X=10.616=0.3841-0.8

10、0.8x0.09兀0.36兀0.4x0.09兀0.06兀1-0.41828.90.09兀x0.384710.09兀x0.61671（气+R)/R2,37116717128.918x2=4.19x102(W)（9分）5.67x(5.54-34)h+160.360.06(2)J=ER=5.67x5.544.19x102x=4.82x103(W/m2)1 bl110.36兀1J=E+QR=5.67x34+4.19x102x=2.68x103(W/m2)2 bl120.06兀11J=_(J+丿)=(4.82x103+2.68x103)=3.755x103(W/%2)3 2122J=E3b3则:3.75

11、5x1035.67x10-8二507.3(K)（6分）3. 某汽水换热器如下图示，压力为0.361MPa（r=140°C）的饱和蒸气在管外凝结（凝结换热热阻忽略不计）。冷却水在一个由黄铺制成的盘管内流动，流速为0.8m/s,黄铜管外径为18mm,壁厚1.5mm,管壁导热热阻忽略不计，盘管的弯曲半径为90mmo冷水进换热器时的温度为25°C,加热到95°C。试求所需的传热面积及盘管长度。不计管内入口段效应修正及温差修正。（16分）注：（1）管内紊流强制对流换热实验关联式为：Nu=0.023RePr«（流体被加热n=0.4；流体被冷却n=0.3）；ff（2）

12、60°C时水的物性:p=983.1kg/m3,c=4.179kJ/（kg.K）,A=65.9xlO-2W/（m.K）,v=0.478xl0-6m2/s,Pr=2.99；Q、3（3）弯管修正系数：c=1+10.3-。RRJm解：(1)求管内表面传热系数11定性温度：t=O'+L)=(25+95)=60(°C)/2ii2查物性：p=983.1kg/m3,c=4.179kJ/(kg.K),A=65.9xlO-2W/(m.K),v=0.478x10-6m2/s?Pr=2.99cud0.8x0.015小厂“血斗士任Re=2.51x104>104,贝为紊流。v0.478x10-6=l+10.3(TR)=1+10.3可90丿=1.05Nu=0.023Re°-8Pr°-4c/r=0.023x(2.5lxlO4)o.8x2.99o.4x1.05=124h=%124=5.45x103凹/(加K)(6分)id0.015i(2) 传热量兀兀二p%一d2弋J')=983.1x0.8xx0.0152x4179x(9525)=4.07x104(W)4/pii4(3分)(3) 对数平均温差Atmi14