69 传热学课程期末考试（试卷2）.pdf

第1页：传热学期末考试试卷（考试时间

传热学期末考试试卷（考试时间：150分钟）一、填空题(每小题2分，共20分)1.傅里叶导热定律的数学表达式是。

• 2.Bi数的数学表达式是，它表示。
• 3.半无限大物体导热过程属于非稳态导热的阶段。
• 4.判别强制对流传热流动状态（层流或湍流）的准则数是。
• 5.Gr数的数学表达式是，它表示。
• 6.大容器饱和沸腾曲线中，核态沸腾区和过渡沸腾区之间存在一热流密度的极值，被称为。
• 7.对于一般物体表面，吸收比等于发射率只有在条件下才成立。
• 8.漫灰表面有效辐射J和该表面净辐射热流密度q间的关系式是。
• 9.传热过程的总热阻由三个环节的热阻组成，分别是、、，强化传热应该针对的环节进行。
• 10.进行间壁式换热器的设计计算和校核计算时，可以采用或_法。

二、判断正误题(每小题2分，共30分；

正确的打“”，错误的打“”)）（1.假设有一常物性、无内热源的导热过程，如果边界条件都是第一类的，则导热体的温度分布与物体的导热系数无关。

）（2.增加肋片高度，散热面积增加，肋效率减小，所以肋片高度存在一临界）（值，使得这时通过肋片的导热量最大。

• 3.海斯勒图仅适用于Fο>0.2的场合，这是因为海斯勒图是根据正规热状况阶段规律绘制的，Fο>0.2后才进入正规热状况阶段。

）（4.对流传热过程中，若不考虑辐射，则对流传热量等于穿过贴壁流体的导热量。

）（5.牛顿冷却公式可理解为“对流传热量与传热温差成正比”。

）（6.对纵掠平板的层流换热来说，某处的局部表面传热系数总是小于从平板前缘到此处的这段换热面上的平均表面传热系数。

）（7.重力场中发生的自然对流中，靠近壁面的流体总是向上运动。

）（8.外掠管束的平均表面传热系数当流动方向上的管排数大于一定数值时与管排数无关，这说明此时对流传热进入周期性充分发展阶段。

）（9.强化凝结传热的基本原则是减薄液膜厚度，所以凝结液量越少，传热效

第2页：果越好。10.在进行辐射传热计算时

果越好。

• 10.在进行辐射传热计算时，只要在所涉及的波长范围内，表面的光谱吸收比和波长无关，该表面就可以假设为灰体表面。

（））（11.重辐射面就是反射率等于1的表面。

）（12.所有气体都具有辐射和吸收的能力。

）（13.电厂中的高温过热器采用管外的高温烟气来加热管内的蒸汽，有位工程师提出用纵向内肋管来代替光管，该工程师提出此建议的目的是为了控制壁温。

• 14.在供暖管道外表面敷设厚度相同、导热系数不同的两层保温材料，应该把导热系数小的材料敷设在外层。
• 15.在高真空中使用多层镀银涤伦膜是一种高效隔热保温技术，所依据的就是遮热板的原理三、计算与分析题（共50分）（）（）1.（6分）对导热系数分别为λP和λE的双层大平板中的一维稳态导热问题进行数值计算，交界面e附近的网格单元划分如图1所示。

界面e亦是单元P与单元E的交界面。

在用热平衡法建立节点E的有限差分方程时，需要用到单元P与单元E之间经界面e的热流密度qe，试写出热流密度qe的正确表达式。

(δx)eeqeλEλpΦpeE(δx)e+(δx)e-(2)(1)(3)OOOqwqwqwq1q0q0q0τ1τ1τ1τ2τττ-q0图1图2（8分）一几何形状比较规则的物体，体积为V、表面积为A，具有均匀初始温度t0。

某一时刻在物体边界上加入均匀而随时间变化的热流密度qw(τ)。

假定物体的物性参数已知且为常数，物体内热阻可忽略不计，试针对图2所示qw(τ)的变化形式，确定物体温度随时间的依变关系。

2.3.（12分）收集太阳能的一种方案是把吸热管放在抛物柱面反射器的焦线上，并在管内通过流体，假定流体所得到的热流密度q沿管子轴线是不变的。

若晴朗天气设备运行时

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q=2000W/m2d=60mmt=20℃，管子的内径i，水的进口温度f，水以质量流量qm=0.01kg/s。

试求：（1）要得到出口温度为80℃的水，所要求的管长应是多少？

• （2）出口处管子的表面温度是多少？

（忽略管长效应）附注：(1)饱和水的热物理性质Prη×106(Pa×s)λ[W(m×K)]cp[kJ(kg×K)]t℃7.0210040.5994.183205.42801.50.6184.174304.31653.30.6354.174403.54549.40.6484.174502.99469.90.6594.179602.55406.10.6684.187702.21355.10.6744.19580(2)均匀热流边界条件下，管内层流充分发展段对流换热的准则方程式为Nu=4.36；

管内湍流强制对流换热实验关联式为Nuf=0.023Ref0.8Prfn4.（12分）在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。

由于铸件凝固收缩和铸型受热膨胀，铸件与铸型间形成厚1mm的空气隙。

已知气隙两侧铸型和铸件的温度分别为300℃和600℃，铸型和铸件的表面发射率分别为0.8和0.67，不考虑对流，试求通过气隙的热流密度。

附注：空气的物性参数Prv×106(m2s)η×106(Pa×s)λ×102[W/(m×K)]ρ(kgm3)t℃0.67448.3329.74.600.6153000.67863.0933.05.210.5244000.68779.3836.25.740.4565000.69996.8939.16.220.4046005.（12分）在一顺流壳管式换热器中，用t2=20℃、质量流量为4000kgh的冷水将t1=120℃的油冷却，油的质量流量为3000kgh。

油的cp1=2100J(kg×K)，水的300W(m2×K)cp2=4190J(kg×K)t=40℃，换热器的传热系数为，水出口温度2。

试求油的出口温度与换热面积。