西交大2000传热学西交大2000传热学.doc

西安交通大学2000年硕士研究生入学考试传热学试题 简明扼要地回答下列问题(40分) 有两跟材料不同,厚度均为2的等截面直肋A和B，处于相同的换热环境中：肋基温度均为，肋端绝热，它们的表面均被温度为，对流换热表面传热系数为常数的流体所冷却,且.现测得材料A和B内的温度分布如图34所示。试分 材料A和B导热系数的大小。 答:A的导热系数较小。因为肋端的过于温度 ， ， ，由图可知，所以 ，且 ，即 ，函数随ml的增加而减小，所以，又有 ，可得 ， ，即，。 （2）试述强化管内流体对流换热常采用的方法，并简述理由。 答：①扩展传热面积，如增加肋片，波纹等，增加了传热面积；②改变流动状况，如增加流速，增加扰动、搅拌、采用旋流及射流，提高了紊流强度，破坏了流动边界层；③改变流体物性；④改变表面状况，如增加粗糙度，改变表面结构，表面涂层等；⑤靠外力产生振荡。 在工业用换热器中，有的将肋片装在圆管的内表面，圆管外表面为光管；有的换热器刚好相反，为什么？举例说明。 答：肋片的主要作用是强化传热，在传热系数较小的一侧加肋，达到强化传热的效果。在实际工作中根据情况加肋，所以有的外表面加肋有的内表面加肋。如肋片管式换热器，就在外壁加肋。 简述遮热罩削弱辐射换热的基本思想。 答：加上遮热罩后，使辐射传热过程增加了阻力，所以削弱了换热 在漫灰固体表面间辐射换热计算时，往往给出的材料表面的发射率（黑度）。若要知道该材料的吸收比，此时依据什么可获得吸收比的值 。 答：对于漫灰固体，根据基尔霍夫定律不仅与方向无关，而且与波长无关，即，，所以漫灰表面。 2计算题（60分，每题20分） 初温为40℃，质量流量为1㎏/的水流经一外管内径为60㎜，内管外径为40㎜的偏心套管换热器的环形空间，偏心度S为5㎜。如图35所示。内管内为水蒸气凝结，使内管外表面壁维持在100℃。换热器外壳绝热良好。试确定把水加热到60℃时所需要套管的长度。（不考虑大温差修正） 附注： 管槽内强制对流换热实验关联式 层流： = 湍流：= 加热流体时n=0.4 冷却流体时n=0.3 饱和水的热物理性质 ℃ （㎏/ 40 992.2 4.174 63.5 653.3 4.31 50 988.1 4.174 64．8 549.4 3.54 60 983.1 4.179 65.9 469.9 2.99 解：令水的初始温度为，加热后温度为，由题可知水蒸气的温度100℃ =100-40=60℃ =100-60=40℃ =℃ 所以水的平均温度=100-50=50℃ 有水的定性温度，查表得,,，， 水的流速: 当量直径 为湍流 ，因为是加热，所以n取0.4 水侧表面换热系数 由于换热器外表面绝热，所以传热系数k=h 换热量 得 (2) 温度为140℃，总质量流量为3.5㎏/s的热油被分配到两台换热器中加热冷水。进口温度为25℃，质量流量为2kg/s的冷水串联流过尔台换热器，最后被热油加热到75℃。第一台为逆流式换热器，其将热油冷却到90℃，并在第一台换热器后引出质量流量为0.8kg/s，温度为50℃的水作其他使用。第二台换热器为顺流式，试求二台换热器的面积和第二台换热器的出口油温。已知：水的比热容，油的比热容。两台换热器的总传热系数k均为400W/（）。 解：设有进入第一台换热器的温度为，出口温度为，水的进口温度为，出口温度 第一台换热器是逆流，所以 ℃ ℃ ℃ 换热量 设油进入第二台换热器的温度为，出口温度为，水的进口温度为,出口温度为 由题可知℃，℃，℃ 换热量 又, 所以℃ 第二台换热器是顺流 ℃ ℃ ℃ (3)外径为159mm,长度为2m的水蒸气输送管道，水平置于空气温度为20℃，墙壁表面平均为22℃的大房间中，管道采用水泥珍珠岩保温，其导热系数为℃。管内水蒸气平均温度为370℃，由接触式温度计测得保温层平均文明度为60℃，表面发射率（黑度）为0.9.若忽略管壁的导热热阻，试确定保温层的厚度。 附注： 干空气的热物理性质（） t/℃ Pr 20 1.205