传热学第四版1

传热试卷一、判断题（每题2分，共10分）1、如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将提咼（V）2、 同名准则数相等，两种现象必相似。（X）3、 流体分别在较长的促管和习惯内做强制紊流对流换热，如果流速条件相等，则粗管内换热较大（V）4、 根据流体流动的起因不同，把对流换热分为层流换热和湍流换热（X）5、 沸腾的临界热流量q是从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸腾的转折点。（X）二、 简答题（每题8分，共40分）1、 简述导热微分方程的三类定解条件答：第一类：规定了边界上的温度；第二类：规定了边界上的热流密度；第三类：规定了物体与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度tf。2、 试用简明语言说明边界层的特点及引入边界层的意义。答：特点1）流动边界层厚度6<<l2）有层流紊流，且紊流区有层流底层3）边界层内的速度梯度很大4）分为主流层区和边界层去意义1）缩小研究区域2）简化微分方程3、 使用特征数方程时应注意哪些问题答：（1）特征长度应该按该准则式规定的方式选取（2）特征速度应该按规定方式计算（3）定性温度应该按该准则式规定的方式选取（4）准则方程不能任意推广到得到该方程的实验参数的范围以外。4、 简述沿热竖壁自然对流局部系数变化原因答：层流厚度增加，h减小；逐渐变为湍流，h增加；旺盛湍流h几乎为常量5、 非稳态导热正规与非正规的区别在哪里？请用文字和数学语言描述答：正规温度分布受热边界条件的影响,F>0,.2；非正规温度分布受初始温度分o布的影响,Fo<0.2三、 计算题（共50分）1、 （10分）一砖墙的表面积为12m2，厚为260mm,平均导热系数为1.5W/（m.K）。设面向室内的表面温度为25°C,而外表面温度为-5°C,试确定次砖墙向外界散失的热量。解：根据傅立叶定律有：At 25一（-）5①二九4一二1.5x12x 二2076.9W80.262、 （12分）某一瞬间，一无内热源的无限大平板中的温度分布可以表示成t=cx2+c的形式，其中c、c为已知的常数，试确定：11212

(1)此时刻在x=0的表面处的热流密度2)此时刻平板平均温度随时间的变化率，物性已知且为常数。解：色=解：色=2Cxdx1dtx=o dxx=0dtx=s dxx=8由能量平衡：pcApcA8竺=—q xAdi x=sT=pc8500T=pc8500x400=10.29x10—5mdT pcA5 13、(14分)一热电偶热接点可近似地看成为球形，初始温度为25oC，后被置于温度为200oC地气流中。问欲使热电偶的时间常数Tc=1s热接点的直径应为多大?以知热接点与气流间的表面传热系数为35W/(m2-K)，热接点的物性为：九=20W/(m-k)，c=400J/(kg-k)，p=8500kg/m3，如果气流与热接点之间还有辐射换热，对所需的热接点直径有何影响?热电偶引线的影响忽略不计。解：由于热电偶的直径很小，一般满足集总参数法，时间常数为：chA验证Bi数是否满足集总参数法九热电偶的直径：d=2R=2x3x10.29x10—5=验证Bi数是否满足集总参数法九20故满足集总参数法条件。T=若热接点与气流间存在辐射换热，则总表面传热系数hT=加，由chA知，保持Tc不变，可使V/A增加，即热接点直径增加。4、（14分）、已知：一直管内径为2.5cm、长15m，水的质量流量为0.5kg/s，入口水温为10°C，管子除了入口处很短的一段距离外，其余部分每个截面上的壁温都比当地平均水温高15Co求：水的出口温度。并判断此时的热边界条件。C，―1（'+1丄4二30C，解：假使出口水温t"二50C,则定性温度f2九=0.618W/(m-K),耳二801.5x10-6kg/(m-s),Pr=5.424x0.54x0.5x106Re=——= =31771>104—t—15、

wfC，Kdy 3.1416—t—15、

wfC，不考虑温差修正，则Nuf=°.°23X317710.8X5-420.4=18°7,7Nu九180.7x0.618 ( “)h= f—= =4466.9W/m2-K丿d 0.025/①二血dl(t—t)=4466.9x3.1416x0.025x15x15二78.94kW1 wf另一方面，由水的进口焓i'二42"04kJ/kg，出口i""209.3kJ/kg，得热量("-iL0.5x