传热学试卷及答案-学习指南(专本科函授).doc

传热学-学习指南 概念题 夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。试从传热的观点分析原因。 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。 利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大? 导热系数的定义？ 写出傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 管内强制对流换热的强化机理和手段。 试简述强化凝结换热的原则和途径。 影响沸腾换热的因素有哪些？ 空气横掠管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，面蒸气在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管束排数越多，换热强度降低。试对上述现象做出解释。 为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不显著，试分析原因。 热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别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? 有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横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。 计算题 平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，如图所示，试问哪种情况下导热量大？ (a)平板 (b)圆管 图1 题1示意图 导热系数分别为＝0.08W／(m·K)，＝0.03W／(m·K)的材料，其厚度分别为2mm和1mm，中间紧夹有一层厚度可以不计的加热膜．加热膜温度维持在60℃。材料1一侧维持在＝30℃的温度，材料2的一侧的温度＝20℃，表面传热系数h＝50W／(m2·K)的气流相通，如图所示。假定过程为稳态，试确定加热膜所施加的热流密度大小。 图2 题2示意图 夏天，—置于室外的球形液氦罐，罐内液体温度保持在-196℃。球罐外直径为2m，其外包有厚为30 cm的保温层。由于某种原因，该保温材料的保温性能变差，其平均导热系数为0.6W／(m·K)。环境气温高达40℃，罐外空气与保温层间的表面传热系数为5W/(m2·K)。试计算通过保温层的热损失并判断保温层外是否结霜？假定球罐外壁温与罐内液体温度相等。 图3 题3示意图 一厚度为10cm的无限大平壁，导热系数为15W/(m·K)。平壁两侧置于温度为20℃，表面传热系数为50W/(m2·K)的流体中，平壁内有均匀的内热源＝4x104W/m3。试确定平壁内的最高温度及平壁表面温度。 图4 题4示意图 如图所示的墙壁，其导热系数为50 W/(m·K)，厚度为50mm，在稳态情况下的墙壁内一维温度分布为：，式中t的单位为℃，的单位为m。试求： 墙壁两侧表面的热流密度； 壁内单位体积的内热源生成热。 图5 题5示意图 对于一有限大物体在第三类边界条件下发生的非稳态导热过程，试分别叙述：在，及为中等大小三种情况下，哪一侧热阻对过程起控制作用？温度分布差异主要发生在哪一侧？ 图给出极坐标系中二维、常物性、无内热源的非稳态导热体。试利用热平衡法列出节点（i，j）的离散方程式。网格划分如图所示。 图6 题7示意图 如图所示为圆截面直肋的一维稳态、无内热源、常物性导热问题，试分别列出内节点m和端部节点M的离散方程式。已知圆截面直径为d。 图7 题8示意图 如图所示，一等截面直肋，高为H＝45mm，厚＝10mm，助根温度to＝100℃，流体温度tf＝20℃，表面传热系数h＝50w／(m2·K)，肋片导热系数＝50W／(m·K)，设肋端绝热。将它分成四个节点。试列出节点2、3、4的离散方程式，并计算其温度。 图8 题9示意图 如图所示，对横掠正方形截面棒的强制对流换热进行实验测定，测得的结果如下： 当u1=20 m／s时，h1=50 W／(m2·K) 当u2=15 m／s时，h2=40 W／(m2·K) 假定换热规律遵循如下函数形式：，其中C，m，n为常数。正方形截而对角线长为l=0.5m。 试确定： (1)形状仍为正方形但l＝1m的柱体，当空气流速为15m／s和30m／s时的平均表面传 热系数； (2)如果用正方形杆的边长而不是对角线长度来作为特征长度，上述结果是否一样。 假定上述各情形下的定性温度之值均相同。 图9 题10示意图 一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管外壁温度保持在100℃，初温为25℃，质量流量为0.8kg/s的水从套管换热器的环形空间中流过，换热器外壳绝热良好。环形夹层内管外径为40mm，外管内径为60mm，试确定把水加热到55℃时所需的套管长度，及管子出口截面处的局部热流密度。不考虑温差修正。（温度为40℃时，水的物性参