2013年傳熱學(xué)期中考試答案_第1頁
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文檔簡介

1、 南昌大學(xué) 20132014學(xué)年第一學(xué)期期中考試試卷1. 內(nèi)燃機氣缸壁厚,熱導(dǎo)率,燃氣與氣缸內(nèi)表面的對流換熱系數(shù),輻射傳熱系數(shù) ,汽缸壁外表面與冷卻水的對流傳熱系數(shù)。設(shè)內(nèi)燃機氣缸壁可近似為平壁,試計算內(nèi)燃機氣缸壁傳熱的總熱阻。運行一段時間后,冷卻水側(cè)結(jié)了厚的水垢,水垢的熱導(dǎo)率,試估算由于水垢引起的總熱阻的相對變化。(15分) 燃氣氣缸內(nèi)壁面氣缸外壁面水垢外壁面冷卻水答:(1)無水垢時: (7分)(2)有水垢時: (6分)(3)總熱阻的相對增加:(2分)2.由導(dǎo)熱微分方程的一般形式如下:簡述上面方程中各項的物理意義。(2)將其簡化成二維、非穩(wěn)態(tài)、無內(nèi)熱源常物性的導(dǎo)熱微分方程。(8分)答:(1):

2、微元體熱力學(xué)能的增量:微元體從X,Y,Z三個方向?qū)胛⒃w的總熱流量:微元體內(nèi)熱源的生成熱(3分)(2) (3分)3. 一塊大平板,厚度,有內(nèi)熱源,平板中的一維穩(wěn)態(tài)溫度分布為,式中,。假定平板的導(dǎo)熱系數(shù),試確定:(1)平板中內(nèi)熱源之值;(2) 和邊界處的熱流密度。(15分)答:(1) 直角坐標中常物性、有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程式為 (5分) .(5分)(2) 根據(jù)傅里葉定律和給定的平板溫度分布,可得 x=0處絕熱.(5分)(5分)4. 一塊初溫為20、厚的鋼板,熱導(dǎo)率為,密度為,比熱容為,放入的加熱爐中加熱,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為。問單面加熱時的中心溫度為多少?如兩面加熱,要達到相同的中心溫度需

3、要多少時間?(12分)答:(1)單面加熱:單面加熱相當(dāng)于一塊厚為的鋼板兩面對稱加熱,。題給鋼板的中心處相當(dāng)于 (1分)熱擴散率為: (1分)參量 (1分)(1分)查表得: , (2分)則鋼板中心的相對過余溫度為:(1分)鋼板的中心溫度為:(1分)(2)兩面加熱: 相當(dāng)于一塊厚為的鋼板兩面對稱加熱,。(1分)(1分)中心過余溫度為: (1分)查表得(1分)兩面加熱,要達到相同的中心溫度需要時間:(1分)5. 簡述的定義式及物理意義。兩者有何區(qū)別?(8分)答: 雖然兩者都表示邊界上的無量綱溫度梯度, , (4分) 但一個在流體側(cè),一個在固體側(cè)。中的L為流場的特征尺寸,為流體的導(dǎo)熱系數(shù)。中的L為固體

4、系統(tǒng)的特征尺寸,為固體的導(dǎo)熱系數(shù)。(4分)6對于管內(nèi)強制對流換熱,可以采用何種方式強化流體的換熱?為什么?(10分)答:可通過長管改為分段的短管或者采用螺旋管都可以強化流體的換熱.(4分)因為長管改為分段的短管應(yīng)考慮入口效應(yīng),其對流換熱系數(shù)更大.采用螺旋管,在橫截面上引起二次環(huán)流也強化換熱.(6分)7. 空氣在常壓下以的速度流過平板,平板長為。若平板溫度為,試求空氣流離開平板時,平板單位寬度的總放熱量。(12分)答(1)特征溫度: (2分)據(jù)此查得:(1分)(2)雷諾數(shù): (2分) 屬于層流.(1分)(3)對流換熱系數(shù):(2分)(2分)(4)所需管長為:(2分)8. 空氣橫向掠過12排管子組成

5、的叉排加熱器,管外徑d=25mm,管間距S1=50mm,S2=45mm,管束的最窄截面處流速u=5m/s,空氣平均溫度=60,管壁溫度為120,試求管束平均換熱系數(shù)。如管束改為順排,其他條件不變,則換熱系數(shù)為多少?(12分)答(1) 叉排時:特征溫度: 據(jù)此查得:(2分)雷諾數(shù): (2分)對流換熱系數(shù):(2分) 查的12排的修正系數(shù)為0.986(2分)(2)順排: (2分) 查的12排的修正系數(shù)為0.987(2分)9. 不凝結(jié)氣體含量如何影響了蒸汽凝結(jié)時的對流換熱系數(shù)值?其影響程度如何?凝汽器如何解決這個問題?(8分)答:(1)因在工業(yè)凝汽器設(shè)備的凝結(jié)溫度下,蒸汽中所含有的空氣等氣體是不會凝結(jié)的,故稱這些氣體成分為不凝結(jié)氣體。當(dāng)蒸汽凝結(jié)時,不凝結(jié)氣體聚積在液膜附近,形成不凝結(jié)氣體層,遠處的蒸汽在抵達液膜表面進行凝結(jié)前,必須以擴散方式穿過這個氣體層,這就使凝結(jié)換熱過程增加了一個熱阻,即氣相熱阻,所以對流換熱系數(shù)降低。(4分)(2)在一般冷凝溫差下,當(dāng)不凝結(jié)氣體含量

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