传热学试题-油气储运工程专业.PDF

《传 热 学》试 题-油气储运工程专业 一、（15 分）用热电偶来测量大容器中气流的温度，热电偶结点可近似看作圆球，若气流和 热电偶结点间的表面传热系数h=400 W /(m2 •K)，热电偶结点的导热系数λ=20W/(m·K),比 定压热容c=400J/(kg·K),密度ρ=8500kg/m2 。 （1） 若时间常数为1秒，求热电偶结点的直径？ （2） 若将初始温度为 25℃、时间常数为 1 秒的热电偶放入 200℃的气流中，热电偶结点 温度达到199℃需要多长时间？ （3） 若大容器的壁面温度为25℃，热电偶结点的黑度（发射率）为0.88，忽略热电偶丝 的热损失，热电偶的读数为195℃，气流的实际温度为多少？ 二、（10 分）空气从内直径为 35mm、长 3m 的圆管内流过。若已知管内空气的流速为 8m/s， 空气的进、出口温度为 20℃和 30℃，设管内壁温度为 80℃。试计算空气与管壁间的表面换 热系数。 附录1：管内受迫对流换热的实验关系式 D 1/ 3 ηf 0.14 层流流动(Ref 2200) Nuf 1.86(Ref Prf ) ( ) d ηw 2 / 3 1/ 3 D 2 / 3 ηf 0.14 过渡流动 Nuf 0.166(Ref -125)Prf [1+ ( ) ]( ) d ηw 旺盛紊流（Re 104 ） Nu =0.023Re0.8 Pr m f f f f 流体被加热，m=0.4;流体被冷却，m=0.3 附录2: 干空气的热物理性质（p=1atm） t ρ λ 6 υ×10 Pr 3 ℃ kg/m W /(m.K) 2 m /s 20 1.025 0.0259 1.506 0.703 40 1.128 0.0276 1.696 0.699 60 1.060 0.0290 1.897 0.696 三、（13分）在1-1型壳管式换热器油被水冷却。水的进、出口温度和流量分别为17℃、60℃ 和 1.4kg/s.油的进、出口温度和比热容分别为 107℃、32℃和 1.84KJ/(kg·K).设传热系数 为284W/(m2 •K).已知30℃—50℃时，水的比热容为4.174 KJ/(kg·K)。 （1） 冷热流体是顺流还是逆流？定型的画出冷热流体沿流动方向的温度分布; （2） 求对数平均温差。 （3） 求所需的传热面积。