2010級(jí)建環(huán)傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題(教師用)(DOC)

1、1 填空題1熱傳遞的基本方式有三種，即 _,_ 和_。熱擴(kuò)散率a表征的物理意義是 _。2已知長(zhǎng)度為丨的三層圓筒導(dǎo)熱，內(nèi)側(cè)流體 tfi,hi,外側(cè)流體 tf2，h2；由內(nèi)至外，直徑為 di, d2,d3, d4，三層材料導(dǎo)熱系數(shù) 分別為內(nèi)、外壁面的溫度分別為tw,tw2，求：其熱阻分析網(wǎng)絡(luò)圖為_q 少-tf%.3采用導(dǎo)熱系數(shù)不同厚度相同的兩層保溫材料給管道保溫，為了盡量減少熱損失，應(yīng)將保性能_ （好或壞）的材料靠近管壁布置。4根據(jù)流體流動(dòng)的原因不同，可將流動(dòng)分為 _ 和_ 。5寫出下列準(zhǔn)則數(shù)的定義式：Nu=_ , Re=_ , Gr =_ , Pr= _。6光滑圓管內(nèi)受迫紊流換熱可用公式Nuf=

2、 0.023 Ref0.8Pr,4（twtf）。試說明： 公式的定型尺寸為：圓形管 _ ，非圓形管 _ 定性溫度為 _ ； 公式的應(yīng)用范圍（紊流或?qū)恿?？長(zhǎng)、 短管？直、彎管？）_ 提出二種增強(qiáng)管內(nèi)受迫紊流換熱_。7任何物體只要其溫度（T K）大于_ （ K），都在不斷地發(fā)射熱射線。8在兩塊相互輻射的平行平壁中插入一塊遮熱板，可使輻射換熱量_增大或減?。磺艺跓岚灞砻娴陌l(fā)射率愈大，則遮熱效果愈 _ （好或壞）。9._ 對(duì)灰表面，其表面有效輻射為和之和。10輻射換熱的平均角系數(shù)的兩個(gè)重要特性是 _ 和_ 。211.一厚度為 30mm 的無限大平壁，其穩(wěn)態(tài)溫度分布為t= 200 -2000 x2（C

3、），平壁材料導(dǎo)熱系數(shù)為 50W/ (m -K),則平壁一側(cè)處的熱流密度為 _ ;平壁另一側(cè)處的熱流密度為 _ 。12. 影響半無限大物體溫度波衰減的主要因素是_ 、_ 和。13. 對(duì)流換熱微分方程組包括 _ 、_、_ 和_ 等微分方程式。14. 當(dāng)具有粘性且能潤(rùn)濕壁的流體流過壁面時(shí)，其流場(chǎng)可分為 _ 區(qū)和_區(qū)。邊界層內(nèi)的流態(tài)可分為 _ 和_。15判別現(xiàn)象相似的三個(gè)條件是 _、_和_ 。16.大空間沸騰換熱時(shí)，隨著沸騰溫差：t的變化，形成三種沸騰狀態(tài)，即_ ,_ 和_。17基爾霍夫定律最基本的表達(dá)式是呂山日(T)，對(duì)漫射表面，該式可以簡(jiǎn)化為_ ，對(duì)灰表面，該式可以簡(jiǎn)化為 _ ，對(duì)漫射灰表面，該式

4、可以簡(jiǎn)化為_ 。18.有一灰表面，面積為 A，發(fā)射率為；，溫度為 T，則其輻射表面熱阻為_、能夠發(fā)射的輻射能為 _ 。19有兩個(gè)非凹黑體表面，面積分別為A,A2，角系數(shù)為X2或X2,1，能夠發(fā)出的輻射能 分別Eb1,Eb2，則此兩表面之間的空間輻射熱阻為 _ ，輻射換熱量1,2 =_。20.寫出角系數(shù)的三個(gè)性質(zhì)及其表達(dá)式，即 _ 、_ 和_。321 有一肋壁，其無肋側(cè)光壁面積為A，肋片一側(cè)的總面積為A2(包括肋片面積和肋間面積),則肋化系數(shù)B =_。22._ 蒸汽遇冷壁面凝結(jié)的兩種形式為和_。23.已知一個(gè)回?zé)崞鞯臒?、冷流體進(jìn)、出口溫度分別為t1=90C,t；=50C,t2=10C,t；=30

5、C。則該臺(tái)回?zé)崞鞯臑開。二、簡(jiǎn)答題1試證絕熱邊界面上的節(jié)點(diǎn)（i, j）的溫度離散方程為：tt2t一 一4t = 0L|, j 1 i , j -1i -1, ji , j2試分析保溫瓶膽的熱量散失途徑，并指出在制造瓶膽時(shí)采用了哪些措施來減少熱損失。3.試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程， 各環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？以暖氣片管內(nèi)走熱水為例。4. 為什么珠狀凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)要比膜狀凝結(jié)大？不凝性氣體對(duì)凝結(jié)換熱強(qiáng)弱有何影響？5. 熱輻射與導(dǎo)熱和對(duì)流相比具有哪些特點(diǎn)？6. 寫出Bi數(shù)的表達(dá)式，說明其物理意義；并簡(jiǎn)述集總參數(shù)法的基本思想。7. 寫出Nu,Re,Gr數(shù)的表達(dá)式，并簡(jiǎn)述其物理意義。8.Nu,Bi數(shù)的

6、區(qū)別在哪里？9. 寫出Fo準(zhǔn)則數(shù)的表達(dá)式，并簡(jiǎn)述其物理意義？（提示其物理意義：表示非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的無量綱時(shí)間。）10. 用鋁制的水壺?zé)_水時(shí)，盡管爐火很旺，但水壺卻安然無恙。但一旦壺內(nèi)的水燒干后， 水壺很快就被燒壞，試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)分析這一現(xiàn)象。11. 13.什么叫臨界熱絕緣直徑？臨界熱絕緣直徑與材料的導(dǎo)熱系數(shù)有何聯(lián)系？412. 增強(qiáng)傳熱的最有效措施應(yīng)從何處入手？有哪些可行的增強(qiáng)傳熱的方法？13.削弱傳熱的基本途徑是什么？試舉5 個(gè)削弱傳熱的措施，并用傳熱學(xué)理論簡(jiǎn)要說明其原理？14.熱輻射與導(dǎo)熱和對(duì)流相比具有哪些特點(diǎn)？窗玻璃對(duì)紅外線幾乎是不透過的，但為什么隔著玻璃曬太陽卻使人感到暖和？15.為

7、什么太陽灶的受熱面要做成粗糙的黑色表面，而輻射采暖板不需要做成黑色?16黑體具有什么樣的性質(zhì)?17.與固體、液體的輻射相比，氣體輻射有何特點(diǎn)？18為什么大氣中的 C02含量增加，導(dǎo)致地球氣溫升高？19為什么同樣是-6C的氣溫，在南京比在北京感覺要冷一些？20.什么是沸騰換熱的臨界熱流密度？為什么有些換熱設(shè)備需在加熱熱流密度低于臨界熱流密度下工作?二、計(jì)算題1有一氣體冷卻器，氣側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h -=75W/(m2K)，壁面厚:=3mm，導(dǎo)熱系數(shù)=46.5W/(m K),水側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h2=6000W/(m2K)。試計(jì)算每個(gè)環(huán)節(jié)的熱阻；傳熱過程的傳熱系數(shù)；并指出此時(shí)為強(qiáng)化傳熱應(yīng)當(dāng)從哪個(gè)環(huán)節(jié)著手？

8、2 某房屋外墻厚 5=360m m,墻的導(dǎo)熱系數(shù) Z=0.61W/(m K)。室內(nèi)溫度為tf1=20C,室外溫度為tf2二-10C,內(nèi)、外墻面與空氣之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為h=80W/(m2K)和h2=120W/(m2K)，并已知墻高 2.8m，寬 3m。試計(jì)算每個(gè)環(huán)節(jié)的熱阻，傳熱過程的傳熱系 數(shù)k,墻的散熱量及墻的內(nèi)外表面溫度twl和tw2，并畫出熱阻網(wǎng)絡(luò)分析圖。3.蒸汽管道的保溫層外包了油毛氈，外表面溫度為 60C,發(fā)射率；-0.93，外徑為 0.25m。該管道水平地穿過室溫為 20C的房間，在房間內(nèi)長(zhǎng)度為6m 試計(jì)算該蒸汽管道在該房間內(nèi)的：(1 )自然對(duì)流表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及自然對(duì)流散熱量；5

9、(2)輻射表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及輻射散熱量；(3 )總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及總散熱量。附錄一：水平管外自然對(duì)流換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：Nu =C(Gr卩r)n，定性溫度取邊界層平均溫度。C,n取值見下表。Gr PrCn1041070.480.25107 10120.1251/362-6 2t= 20C, = 0.0259W/(m2K),. =15.06X10 m /s,Pr=0.7034.水以 0.6kg/s 的流量流過內(nèi)徑為 25mm 的長(zhǎng)直管，管子的壁溫為 100C,水從 20C加熱到40C,試確定水對(duì)管子內(nèi)壁面的傳熱系數(shù)及所需的管長(zhǎng)。IHtf+tf(定性溫度取管子進(jìn)、出口處的平均溫度，即：tff f)2附錄一：

10、 當(dāng)Ref=1041.2 105, prf= 0.7 120時(shí)，管內(nèi)流動(dòng)換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式為:附錄二：水的熱物性參數(shù)如下表:5. 一臺(tái)套管式換熱器，在下列條件下運(yùn)行，傳熱系數(shù)保持不變：冷流體M2=0.20 kg/s,C2=4180 J/(kg K);入口溫度 40C，出口溫度 95C。熱流體M0.25 kg/s,q =2100 J/(kg K)，入口溫度 200C。試求：(1)最大可能傳熱量？效能？(3)為減少面積，換熱器應(yīng)按順流還是逆流方式運(yùn)行？這兩種方式下傳熱面積之比為多少6.試用；- NT U法求蒸汽-空氣加熱器的出口溫度、量M2=8.4kg/s,t2=2 C,加熱器面積A=52m2，加熱蒸

11、汽為3 105Pa 絕對(duì)壓強(qiáng)干飽和t(C)P3(kg/m )ckJ/(kg.K)Xx102W/m.Kn x106kg/(m.s)vx106(m2/s)Pr20998.24.18359.910041.0067.0230995.74.17461.8801.50.8055.4240992.24.17463.5653.30.6594.31100958.44.22068.3282.50.2591.75100958.44.22068.3282.50.2591.75附錄二：空氣物性t =40C, = 0.0276w/(m2K)，-、=16.96X10-6m2/s,Pr=0.699Nu二0.023 Ref0.

12、8平均溫差及換熱量。已知空氣的質(zhì)量流7蒸汽，其所對(duì)應(yīng)的蒸汽飽和溫度為ts=133.6C,傳熱系數(shù) k=50W/(m2K)。設(shè)空氣的平均溫度不會(huì)超過 50C,此時(shí)空氣的比熱容C2=1005j/(kg K)。凝結(jié)換熱時(shí)：；=1 - eu。7管式空氣加熱器，空氣由20C加熱到 30C。水在 80C下進(jìn)入換熱器管內(nèi)，50C離開，總換熱量為3 104W，傳熱系數(shù)為 45 W / ( m- K),流體在換熱器中的流動(dòng)方式為逆流，試求換熱器的對(duì)數(shù)平均溫度差.；tm及換熱器的面積。部分答案：試分析保溫瓶膽的熱量散失途徑，并指出在制造瓶膽時(shí)采用了哪些措施來減少熱損失。答：保溫瓶膽的熱量散失途徑有：對(duì)流散熱、輻射

13、散熱、導(dǎo)熱散熱。瓶口加軟木塞，軟木塞是熱的不良導(dǎo)體，以阻止保溫瓶中的水的熱量的導(dǎo)熱損失；瓶膽做成夾層，夾層抽成真空，以盡量減少空氣對(duì)流換熱損失；鍍銀的兩壁面玻璃則可以將容器內(nèi)部向外輻射的熱能反射回去，以減少輻射換熱損失。 反過來，如果瓶?jī)?nèi)儲(chǔ)存冷液體，這種瓶又可以防止外面的熱能輻射到瓶?jī)?nèi)。50.3622.解：R0.590(m K) / W扎九0.611 12Rc10.0125(m K)/Wh|80Rc2110.00833(m2K)/Wh2120、R = R. Rd Rc2=0.590 0.01125 0.00833：0.611 (m2K)/W1 1f 面64心簾K)q =k(tf1_tf2) =

14、1.6420 _ (-10) = 49.2W/m2門-qA =49.2 2.8 3 =413.28Wh1(tftw1)8 twi fl=20 -49.2=19.39 Ch180q49 2又；q= h2(tw2-tf2)-tw2=tf2109.59C2h2120熱阻網(wǎng)絡(luò)分析如右圖所示。1根據(jù)附錄一，查得C = 0.25 ,n =31 1Nu =0.125 Gr Pr37125 (4.75 1 07)3=45.24：c二hA：t二h二dl：t =4.99 3.14 6 0.25 (6040) = 940.1 W(2)年4444： = A；b(Tw-Tam)二；：dl；b(Tw-Tam)= 0.93

15、 3.14 0.25 6 5.67 10 (3334- 2934) = 1223.5 W：r二hr- dl (tw-tam)hr-6.49W/(m2K)r- dl (tw-tam)3.14 0.25 6 (60 -20)(3)h =hc0 =6.49 4.99 =11.48w/(m2K)3.解：tmtw tf=40 C2據(jù)附錄二，查得空氣:-=0.0276W/(m2K)-6 2.=16.96x10 m /s,Pr=0.699GrTm273 40-3.19 101/KPr9.81 3.19 103(60-20) 0.253(16.96 10冷20.699 = 4.75 1079規(guī)：亠-94a 1

16、 2 23 = 2 1 6.3W10tf+tf20+404.解：tf-30 C(1 分)，查附錄 2 水的物性參數(shù)表得:2 2c-=4.174kJ/(kg.K)-= 0.618W/(m.K)=801.5 10kg/(m.s) .f= 0.805 10(m2/sPrf=5.42,訂=995.7kg/m3當(dāng)tw=100C時(shí),% =282.5 10kg/(m.s)故此流動(dòng)換熱屬紊流換熱，選用教材p154 式（6-5）,即NUf-0.023Ref.8P皓4/%）.14NUf=0.023 (3.82 104)0.85.420.4(801.5 10/282.5 10)0.14= 242.3t1-t2t；=

17、s魚t2)+t2=0.265% (133.6 2)+2 =36.9C：t=133.6 - 2 =131.6 CRefqmA4x 0.62995.7 3.14 0.025=1.23m/sVf1.23 0.0250.805 10= 3.82 104104242.3 0.6180.0252二5989.7W/( m .K)根據(jù)能量平衡原理：水吸收的熱量 =水與管壁之間的對(duì)流換熱量即:cqm(tf-tf)二h(tw-tf)二dl因此:nIcqm(tf-tf)h(tw-tf)-d34.174 100.6 (40 -20)-=1.52m5989.7(100 -30) 3.14 0.0256. 解: (1)NTUkACminkAM2c250 528.