傳熱學(xué)補(bǔ)充題

緒論設(shè)有一大平壁，面積為A,它的一側(cè)為溫度為t的熱流體，另一側(cè)為溫度f1為tf2的冷流體；兩側(cè)對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為及七；壁面溫度分別為t和t；壁的材料的導(dǎo)熱系數(shù)為入，厚度為&傳熱過程處于穩(wěn)態(tài)。寫出單位w1w2面積上的傳熱量的計算式(不考慮輻射換熱)。第一章~第四章導(dǎo)熱部分厚度為5的大平壁，無內(nèi)熱源，入為常數(shù)，平壁兩側(cè)表面分別維持均勻穩(wěn)定的溫度t和t。寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的完整數(shù)學(xué)描寫。w1w2上題，若入與溫度有關(guān)，其余不變，寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的完整數(shù)學(xué)描寫。1題，若壁兩側(cè)壁面均給出第三類邊界條件，即已知：X=0處，流體的溫度為七1，對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為?；x=5處，流體的溫度為七2,對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h2，且七1＞七2。寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的完整數(shù)學(xué)描寫。對第1題求解，得出溫度t=f3)的關(guān)系式，并進(jìn)一步寫出導(dǎo)熱量q的關(guān)系式。厚為5的無限大平壁，無內(nèi)熱源，穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，壁內(nèi)溫度分布情況如圖所示。說明①②③三種情況下，材料導(dǎo)熱系數(shù)人=孔(1+bt)中，b何時為正、為負(fù)、為零？用一平底壺?zé)_水，壺底與水接觸面的溫度為111°C，通過壺底的熱流密度為42400w/m2，如在壺底結(jié)一層水垢厚3mm，*=1w/m-°C，此時水垢層與水接觸面上的溫度和通過的熱流密度均不變，計算：水垢層與壺底接觸面上的溫度；單位面積上的導(dǎo)熱熱阻。人對冷熱的感覺以皮膚表面的熱損失作為衡量依據(jù)。設(shè)人體脂肪層的厚度為3mm，其內(nèi)表面溫度為36°C且保持不變，冬季的某一天，氣溫為-15°C，無風(fēng)條件下，裸露的皮膚外表面與空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為25w/(m2-k)，某一風(fēng)速時，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為65w/(m2-k)，人體脂肪層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.2w/m-k，確定：要使無風(fēng)天的感覺與某一風(fēng)速、氣溫-15°C時感覺一樣，則無風(fēng)天氣溫是多少？在同樣是-15°C的氣溫時，無風(fēng)天和某一風(fēng)速時的刮風(fēng)天，人皮膚單位面積上的熱損失之比是多少？(按大平壁處理)。8.野外工作者常用紙制容器燒水，設(shè)厚為0.2mm的紙的人=0.9w/(m-k),水側(cè)沸騰換熱h=2400w/m2?k,容器用1100°C的火焰加熱，火焰與紙面的h=95w/m2-k，若紙的耐火溫度為200°C，證明：該紙制容器能耐火。導(dǎo)熱系數(shù)入均為常數(shù)的三種不同材料組成的多層大平壁，壁內(nèi)穩(wěn)態(tài)溫度分布如圖。說明熱流密度％,q2,%間的相對大小；說明導(dǎo)熱系數(shù)氣,孔,婦間的相對大小。用實(shí)驗(yàn)測定某平板材料的導(dǎo)熱系數(shù)，已知試件的厚度是2.5cm，表面積是0.1m2，當(dāng)實(shí)驗(yàn)達(dá)穩(wěn)定時，測得通過試件的熱量是1kw，兩表面溫度分別為40°C和90°。，中心平面溫度是56°C，寫出該材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化的函數(shù)式人=孔(1+bt)。厚度為10cm的大平壁，通過電流時，發(fā)熱率為3x104w/m3(內(nèi)熱源強(qiáng)度)，平壁的一個表面絕熱，另一表面暴露于25°C的空氣中。若空氣與壁面之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為50w/(m2-oC)，壁的導(dǎo)熱系數(shù)為3w/(m?°C)，確定壁中的最高溫度。大平壁與圓筒壁材料相同，厚度相同，在兩側(cè)表面溫度相同條件下，圓筒內(nèi)表面積等于大平壁表面積，問：哪種情況下導(dǎo)熱的熱流量大？(無內(nèi)熱源，入為常數(shù))。焊接工人利用直徑為3mm，長為0.4m，導(dǎo)熱系數(shù)為40w/(m-k)的焊條進(jìn)行焊接，焊縫表面溫度為800°C，焊條周圍空氣溫度為25°C，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為4w/(m2-k)，假定人手能承受的溫度為60°C，問人手至少應(yīng)握何處？如圖所示幾何形狀，假定圖中陰影部分所示的導(dǎo)熱體沒有內(nèi)熱源，物性為常數(shù)，且過程處于穩(wěn)態(tài)，中心圓管內(nèi)部表面溫度保持t1不變，而方形邊界處于絕熱。分析：導(dǎo)熱體分別用不銹鋼和銅作為材料時，溫度分布是否一樣？如圖所示軸對稱圖形，為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，側(cè)面絕熱，兩端面分別保持定溫，設(shè)此物體無內(nèi)熱源，常物性，分析它在x方向的溫度分布是附圖哪種形狀？在某廠生產(chǎn)的測溫元件說明書上，標(biāo)明該元件的時間常數(shù)為1s。從傳熱學(xué)角度，你認(rèn)為此值可信嗎？兩塊厚度為30mm的無限大平板，初始溫度為20°C，分別用銅和鋼制成。平板突然放入60°C流體中，且兩側(cè)表面溫度突然上升到60°C,計算使兩板中心溫度均上升到56°C時，兩板所需時間之比。鋼和銅的熱擴(kuò)散率分別為12.9x10-6m2/s和103x10-6m2/s。某同學(xué)擬用集總參數(shù)法分析求解一維大平板的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，為此他算出7F。和Bi數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bi數(shù)不滿足集總參數(shù)法的條件。于是他改用Fo和Bi數(shù)查線算圖（諾謨圖）算出了答案。你認(rèn)為他的結(jié)果對嗎？為什么？將初始溫度為20°C的熱電偶突然放入250°C的氣流中，測得熱電偶的溫度上升為80°C的時間為10秒鐘，求熱電偶的溫度上升到180°C需多長時間？一個直徑7.5cm的桔子暴露在溫度較低的環(huán)境中，假設(shè)桔子的物性與20°C的水相似，且平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=11w/m2?k，確定采用集總參數(shù)法預(yù)測桔子冷卻過程中瞬態(tài)溫度的可行性。d=5cm,t0=450°C,t=30°C,h=24w/（m2?。C）,”.鋼球，C=0.48kJ/（kg?。C）,p=7753kg/m3,X=33w/（m?。C）,計算：鋼球冷卻到300°C所需時間。銅和混凝土在溫度為22°C的房間中已放置很久，用手分別接觸這兩種材料，問哪塊材料使人感覺更涼？設(shè)人手溫度為37°C。銅：X=401w/m?。C,p=8933kg/m3,c=385J/kg?。C,混凝土：入=1.4w/m?。C,p=2300kg/m3,c=880J/kg?。C無內(nèi)熱源，常物性二維導(dǎo)熱物體在某一瞬時的溫度分布為t=2y2cosx，說明該導(dǎo)熱體在x=0，y=1處的溫度是隨時間增加而逐漸升高，還是逐漸降低？一塊無限大平板，單側(cè)表面積為A，初溫為t0，一側(cè)表面受溫度為18，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h的氣流冷卻，另一側(cè)受到恒定流密度的加熱，內(nèi)部熱阻可忽略。列出物體內(nèi)部溫度隨時間變化的微分方程式。設(shè)其它幾何參數(shù)及物性參數(shù)為已知。如圖所示，一等截面直肋，高 H=45mm，厚（=10mm，肋基溫度t0=100°C，流體溫度tf=20。。，h=50w/（m2?k），肋片人=50w/（m?k），設(shè)肋端絕熱，將它分成四個節(jié)點(diǎn)，列出節(jié)點(diǎn)2,3,4的離散方程式，并計算其溫度。

第五章-第七章對流換熱部分20°C的水以1.2m/s的速度外掠長250mm的平板，tw=60°C,求：(1)x=150mm處h；X(2)全板平均h;(3)板單位寬度的換熱量。利用數(shù)量級分析的方法，對流體外掠平板的流動，從動量微分方程導(dǎo)出邊界5 1層厚度的如下變化關(guān)系式： 1=x<ReX空氣自然對流換熱實(shí)驗(yàn)：測無限空間中水平熱橫管和空氣間的自然對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。溫度為25C的空氣，以7m/s的流速，分別橫掠和縱掠外徑及管長相同的兩根水平管，已知水平圓管的外徑d=50mm，長為1m，外壁溫度為155C。求：(1)上述兩種情況下，對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；(2)解釋所得計算結(jié)果。一塊高H=1.5m，寬b=500mm的平板，一個側(cè)面絕熱，另一個側(cè)面溫度維持為85C,計算平板在下列三種布置位置情況下，與15C的空氣間的自然對流換熱量。(1)豎直放置；(2)熱面朝上水平放置(3)熱面朝下水平放置。6.空氣，橫向掠過叉排管束，管外徑d=25mm，管子間距，S1=50mm，S2=37.5mm，垂直于流動方向的橫向排數(shù)N1=16，沿空氣流動方向的縱向排數(shù)N2=5,管壁溫度流速u=5m/s。max水流速為60C，空氣進(jìn)管束時溫度J10C，流出時溫度.20C，，流速u=5m/s。max水流速(2)管束單位長度的對流換熱量。7 .內(nèi)徑d=10mm的管內(nèi)計算h。"廣。閔初/s,f23.5°C,)=4&3°C,與TOO,計算h。8.水以0.8kg/s的質(zhì)量流量在內(nèi)徑d=2.5cm的管內(nèi)作受迫流動，管壁溫度tw=90C，進(jìn)口截面水溫f=20C，水被加熱后離開時溫度t「'=40C，求管長l。簡要分析下列情況下，流體在管內(nèi)受迫流動時h的大小彎管與直管；長管與短管；同種流體受迫流過管徑相同的管內(nèi)；不同流體以相同速度受迫流過管徑相同的管內(nèi)；同種流體以相同速度在管內(nèi)受迫流動；體積流量相同的同種流體，在周長相同的園管和扁管內(nèi)受迫流動；流速相同的同種流體，在周長相同的園管和扁管內(nèi)受迫流動有一雙層玻璃窗豎放置，高H=1.8m，寬b=1.2m，兩層玻璃間距5=125mm，玻璃溫度：內(nèi)層tw1=20°C,外層，w2=10°C,試求通過玻璃窗的自然對流換熱損失。在tw<tf的情況下，空氣受迫沿豎壁從上往下流動與從下往上流動相比，哪種情況下的h大？為什么冷凝器中管子多采用水平布置？為什么垂直壁層流膜狀凝結(jié)h理論值偏??？空氣橫掠管束時，沿流動方向管排數(shù)越多，換熱越強(qiáng)；為什么蒸汽凝結(jié)時，沿凝液方向管排數(shù)越多，平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越??？要增大臥式冷凝器的換熱面積，采取以下哪種方案最好？(1)增大d；(2)增加n；(3)增長l。響水不開，開水不響，原因何在？水開了，處于沸騰過程的哪個階段？兩滴完全相同的水滴在大氣壓下分別滴在表面溫度為120C和400C的鐵板上，哪塊上的水先被燒干？第八章~第九章輻射換熱部分微元面籍，在單位時間內(nèi)輻射給微元面 dA2方向的全波長總能量為川(。,P)，確定(1)輻射強(qiáng)度；(2)輻射力；(3)定向輻射力。一黑體，表面溫度為2500C，求①輻射力；②輻射強(qiáng)度；③如在表面鍍鋁，輻射力成為0.2x106w/m2，則其發(fā)射率為多少(設(shè)表面溫度仍為2500C)；④吸收率。下列各式成立的條件是什么？(1)E=nI;(2)a=&;(3)a=1—p;(4)&=&^。兩種材料A和B，哪種材料可用于太陽能集熱器的吸熱板？(取暖用的輻射采暖板也用這種材料，是否合適？)估計A和B的發(fā)射率如何隨溫度而變化？真空輻射爐，球心處有一黑體加熱元件，指出①②③三處中，何處輻射強(qiáng)度最大？何處定向輻射力最大？夏天，在陽光下穿淺色衣服為好。而在鋼鐵廠的高溫車間，為什么工人們有的穿白色工作服，有的卻穿深色工作服？常溫下呈紅色的物體表示此物體在常溫下紅光的單色發(fā)射率較其它色光為高(指不加熱條件下)，你認(rèn)為此種說法對嗎？為什么兩相互平行的矩形表面，尺寸1.5x3m2，相距1.5m，求兩表面間角系數(shù)。直徑為D的球放在長L=D的正方形盒內(nèi)，求X12及X21。互相垂直但無公共邊的兩矩形平面R和A?，求X12。在厚度為60mm的金屬板上有一邊長為30mm的正方形通孔，求通孔內(nèi)表面發(fā)射的輻射能投落到孔外周圍環(huán)境的分額。兩漫一灰同心圓球殼之間插入一同心輻射遮熱球殼，試問遮熱球殼靠近外球殼還是內(nèi)球殼時，球殼1、2表面間的輻射散熱量更大？第十章傳熱和換熱器一臺傳熱面積為14m2的新?lián)Q熱器，剛投入使用時其傳熱系數(shù)為500W/m2-°C,熱流體的進(jìn)出口溫度分別為150°C及40°C，冷流體的進(jìn)出口溫度分別為20C及110C，對數(shù)平均溫差修正系數(shù)為0.9。使用若干年后，因結(jié)垢使所能承擔(dān)的熱負(fù)荷下降了7%，熱流體出口溫度上升到48C，冷流體出口溫度下降到104C，試求：（1）剛投入使用時熱負(fù)荷值；（2）垢阻值。有一高為600mm，寬為30mm的垂直輻射采暖板在壁溫為20°C的房間內(nèi)保持溫度為95°C，房間內(nèi)空氣溫度也為20°C。若平板的發(fā)射率為0.8，求平板的散熱量。一管殼式蒸汽冷凝器，蒸汽壓力為1.013bar，飽和溫度為100°C，汽化潛熱r=2257KJ/kg,蒸汽流量為1.2kg/s,蒸汽在管間流動，其冷凝對流換熱系數(shù)為7000W/m2°C。冷卻水在管內(nèi)流動，進(jìn)出口溫度分別為10°C和60°C，與內(nèi)壁面間的對流換熱系數(shù)為5850W/m2.°C。管為銅管且管壁很薄。求：（1）傳熱量；（2）傳熱溫差；（3）傳熱面積。用進(jìn)口溫度為