《傳熱學B》期末考試試題及參考答案

1、 / 7吉林大學汽車工程學院本科課程考試答案姓名： 學號： 班級： TOC o 1-5 h z 考試課程與試卷類型：傳熱學 B B卷學年學期：1314-2考試時間：2014-5-28一、選擇題（每小題2 分，共 14 分）1、下面材料中哪種材料的導熱系數(shù)最?。ǎ〢. 銅B.鐵C.瓷磚D. 硅藻土磚2、肋片高度增加，則肋效率（）A. 增加 B. 不變 C. 減小 D.先增加后減小Fo 與時間的關(guān)系是（）A. 正比 B.反比C.無關(guān)D. 不確定Pr 1 ，則（）A. 速度邊界層厚度大于熱邊界層厚度B.速度邊界層厚度等于熱邊界層厚度C.速度邊界層厚度小于熱邊界層厚度D. 不確定5、下列哪個不是物性參

2、數(shù)（）A. 導熱系數(shù)B.對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)C.熱擴散系數(shù)D. 普朗特數(shù)6、下列那種說法錯誤（）A 黑體輻射函數(shù)是個百分數(shù)B.黑體輻射函數(shù)值最大是1C.波長為零時，黑體輻射函數(shù)也為零D.黑體輻射函數(shù)與黑體溫度無關(guān)大空間小物體輻射換熱過程中的輻射換熱量的大小與哪個物體的表面發(fā)射率有關(guān)？A. 大空間B.小物體C.大空間和小物體D.不確定二、判斷題（每小題1 分，共 6 分）1、傳熱系數(shù)和導熱系數(shù)單位相同。（）nwt 0 是屬于第二類邊界條件。（）x TOC o 1-5 h z 3、無限大平板的非穩(wěn)態(tài)導熱過程中m 與 Bi 、 Fo 和 x 有關(guān)。 （）4、流體外掠平板過程的分析解法依據(jù)的控制方程有

3、質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律和換熱微分方程。（）5、有限空間自然對流換熱中空間的幾何參數(shù)對換熱效果影響較小。（）6、黑體輻射力是定向輻射強度的倍。 （）三、實驗題（ 10 分）穩(wěn)態(tài)平板法測定絕熱材料的導熱系數(shù)實驗中如何判定實驗工況達到穩(wěn)定狀態(tài)？實驗中需要測試什么參數(shù)？實驗裝置中為什么要布置輔助加熱器？解： TOC o 1-5 h z 當各點的溫度不再隨時間變化時實驗工況達到穩(wěn)定狀態(tài)。3 分實驗中需要測試加熱功率、試件熱面溫度、試件冷面溫度。3 分布置輔助加熱器后可以實現(xiàn)沿試件厚度方向的一維導熱。4 分四、簡答題（每小題5 分，共 20 分）1、對于室內(nèi)安裝的暖氣設施，試說明從熱水至

4、室內(nèi)空氣的熱量傳遞過程中，包含哪些傳熱環(huán)節(jié)？答：熱水到管內(nèi)壁為對流傳熱，管內(nèi)壁到外壁為導熱，管外壁到室內(nèi)為對流傳熱及輻射傳熱。2、寫出直角坐標系中導熱微分方程的一般表達式，它是根據(jù)什么原理建立起來的？tttt答： cxxyyzz能量守恒定律和傅里葉定律3、試說明Bi 數(shù)的物理意義，Bi 0 和 Bi 各代表什么樣的換熱條件？答： Bi 數(shù)表征固體內(nèi)部導熱熱阻與界面上換熱熱阻之比，Bi0 代表固體內(nèi)部溫度趨于一致，Bi 代表壁溫保持恒定的第一類邊界條件4、實際物體的發(fā)射率 與其吸收比 從影響因素上看有何區(qū)別？答：實際物體的發(fā)射率 取決于物質(zhì)種類、表面溫度和表面狀況，這表明發(fā)射率只與發(fā)射輻射物體本

5、身有關(guān)，不涉及外界條件。吸收比 除了受上述自身情況影響以外，還與投入輻射的特性有著密切關(guān)系，與投入輻射的波長分布及空間分布有關(guān)。五、計算題（每題 10 分，共 50 分）1、有兩塊同樣材料的平板A 及 B ， A 的厚度為B 的兩倍，從同一高溫爐中取出置于冷流體中淬火。流體與各表面間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均可視為無限大。已經(jīng)板B 中心點的過余溫度下降到初值的一半需要21min，問 A板達到同樣的溫度工況需多少時間？則導熱系數(shù)、 熱擴散率a 相同。解： 已知流體與兩板表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h， 且板的材料相同，設板 B 的半厚為，則板A 的半厚為2。板 A 中心點參數(shù)BiA2h =1 =0BiAmA = 10A

6、2板 B 中心點參數(shù)h1BiB=0BiBmB = 10B 24分可推斷FOB3分可得aA42FOBaB2A 4 B =4 21=84min3分有一墻體表面溫度為400，在其表面覆蓋兩層保溫層進行保溫。已知貼壁保溫層厚1cm，導熱系數(shù)為0.2W/m. K，外側(cè)保溫層厚3cm，導熱系數(shù)為0.06 W/m.K。保溫層外表面與環(huán)境之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為60 W/m2. K，環(huán)境溫度為15。計算通過單位面積墻體產(chǎn)生的散熱損失。解：解法一：原題可轉(zhuǎn)化為兩層平壁穩(wěn)態(tài)導熱情況。已知t1=400， 1=1cm， 2=3cm， 1=0.22W/m.K， 2=0.06W/m.Kh=60 W/m2.，tf=15 TOC

7、 o 1-5 h z 通過兩層平壁單位面積的導熱量為q t1 t3（ 1）4分1212全部導熱量通過對流傳熱散失到環(huán)境中，故q h（t3 tf ）（ 2）4分聯(lián)立兩式，得t3=26.3q=679.4W/m22 分解法二：以墻體表面溫度與環(huán)境溫度作為溫差進行考察，則有總熱阻R121210.010.0310.57 m2.K/Wh0.20.06 60t qR400 150.572679.4W/m23、水以1.5m/s的平均速度流經(jīng)內(nèi)徑為16mm，長度為2m 的直管。水入口溫度為20，出口溫度為30。假定管壁與水溫差小于中等溫差，且水被加熱。計算：（ 1）表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；（ 2）管內(nèi)壁的平均溫度。水的物

8、性參數(shù)如下：t/cp1062 m /sPrkg/m3J /(kg K)W /(m K )20998.241830.5991.0067.0230995.741740.6180.8055.42解：水的定性溫度tf=25，通過查表可得0.6085W/( m.K) ，0.9055 10 6m2/s， Pr=6.22996.95kg/m3, cp 4178.5J /(kg K)udRe1.5 0.0160.9055 10 62.65 104l /d 125 60，流動滿足迪圖斯公式參數(shù)范圍。1) Nu 0.023Re0.8 Prn，水被加熱，故n 取0.4。Nu 0.023Re0.8 Pr0.4 0.0

9、23 (2.65 104)0.8 6.220.4 165.16h (Nu )/d (165.16 0.6085) / 0.016 6281.2W/(m2 K)5 分2)水在管內(nèi)的吸熱量等于水與管壁內(nèi)表面的對流換熱量hA(tW tf ) qmcp(tftf)5分 / 7將已知條件代入上式d2cp u 4 (tf tf )tWt fh dl4178.5 996.95 1.5 0.016 (30 20)25 44.9 C 5 分6281.2 4 24、實驗測得2500K 鎢絲的法向光譜發(fā)射率如圖所示。設鎢絲表面為漫射表面，試計算：(1)輻射力； (2)發(fā)光效率。T / m.KFb(0)T/ m.KF

10、b(0)10000.0003248000.6075313000.0043250000.634116000.0197252000.6579419000.0521054000.68033黑體輻射函數(shù)表解：(1) 計算平均發(fā)射率22E 0 ( )Eb d 2 ( )Ebd 0Eb d2 Eb d0202=12EE1E 2EEbEbEbEb=1Fb(0 2)2 (1Fb(0 2) )根據(jù)已知條件1T 2 10-6 2500=5000m .K，查得Fb(0-2)=0.6341計算可得平均發(fā)射率=0.450.6341+0.1 ( 1-0.6341) =0.322輻射力E=E b=0.322 5.67 10

11、-8(2500)4=7.13 105W/m25分(2) 取可見光的波長范圍為0.38-0.76 m，則1T 950m.K，2T 1900 m.K查得Fb(0-0.38)=0.0003， Fb(0-0.76)=0.0521可見光范圍內(nèi)發(fā)出的輻射能為-8442E E(0.38 0.76) = (0.0521-0.0003) 0.4 5 5.67 10-8(2500)4=5.16 104 W/m2則發(fā)光效率為E =0.0727=7.27%E5分5、有一小球，直徑為3cm，其表面溫度維持在1000K，表面發(fā)射率為0.6。將其置于直徑為9cm，內(nèi)外表面發(fā)射率均為0.3 的大球體內(nèi)，大球壁厚可忽略不計。將

12、大球置于溫度為的房間內(nèi)。計算當大球表面溫度恒定時，小球表面的熱損失。解： 已知 小球d1=3cm， 1=0.6， T1=1000K，大球d2=9cm， 2=0.3，房間T3=300K設大球表面溫度為T2解法一：根據(jù)題意，大球內(nèi)表面與小球間的輻射傳熱量等于外表面與房間的輻射傳熱量。300K小球與大球之間的輻射傳熱量為1 2Eb1Eb2（ 1）3 分1,2111121A1A1 X 1,22A2大球與房間的輻射傳熱量為2,32A2（Eb2Eb3）（2）3分Eb1Eb2111121A1A1 X 1,22A2= 2 A2 (Eb2Eb3 )上式中，A1=d 12= 32=28.27cm2A2=d 22= 92=254.47cm2X1,2=1 1=0.62=0.3Eb1= T14 =5.67 10-810004=5.67 104W/m2Eb3= T34 =5.67 10-83004=459.3W/m2解得Eb2=9530.43 W/m2 或T2=640.3K小球表面熱損失1,22,3 =69.2W解