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传热学计算题

传热学计算题
传热学计算题

1、用简捷方法确定附图中的角系数X 12。

2、一直径为4cm 的小铜球,初始温度为500℃,突然放置于10℃的空气中,假设铜球表面与周围环境的对流换热系数为30W/(m 2.K),试计算铜球冷却到200℃所需要的时间。已知铜球的比热c p =0.377KJ/(Kg.K),

ρ=8440Kg/m 3,λ=109W/(m.K)。

3、水以1.5m /s 的速度流过内径为25mm 的加热管。管的内壁温度保持

100℃,水的进口温度为15℃。若要使水的出口温度达到85℃,求单位管长换热量(不考虑修正)。已知50℃的水λf =0.648 W/(m.K),νf =0.566×10-6m 2/s ,Pr =3.54

解答 1、(1)11,21,222,11==X X A X A ,则5.02/422

1,2122

,1===R R X A A X ππ (2)同上125.02

/44/221,2122,1===R R X A A X ππ 2、首先检验是否可以采用集总参数法。

()

M A V h Bi v 1.000183.0109

3/02.030/<=?==λ(其中M=1/3) 可以采用集总参数法,

)/1(1014.143/02.0437*******.04304

33

s V c hA P -?=?????=ππρ

()

τ??-=--=---∞∞401014.14exp 1050010200t t t t 可得:hour s 186.0670==τ

3、定性温度502

85152=+=+=out in f t t t (℃) 446101074.610

556.0025.05.1Re >?=??==-f f v ud 流动为紊流。

3.278Pr Re 023.0

4.08.0

==f f Nu 则单位管长换热量

()()28311501007213025.014.3=-???=-=f w l t t dh q π(W/m )

传热学试题库含答案

《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1.热流量:单位时间内所传递的热量 2.热流密度:单位传热面上的热流量 3.导热:当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时,在物体各部分之间不发生相对位移的情况下,物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量,这种现象被称为热传导,简称导热。 4.对流传热:流体流过固体壁时的热传递过程,就是热对流和导热联合用的热量传递过程,称为表面对流传热,简称对流传热。 5.辐射传热:物体不断向周围空间发出热辐射能,并被周围物体吸收。同时,物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样,物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递,称为表面辐射传热,简称辐射传热。 6.总传热过程:热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,称为总传热过程,简称传热过程。 7.对流传热系数:单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量,单位为W/(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8.辐射传热系数:单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量,单位为W/(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9.复合传热系数:单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量,单位为W/(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10.总传热系数:总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时,单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 1.试述三种热量传递基本方式的差别,并各举1~2个实际例子说明。 (提示:从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式) 2.请说明在传热设备中,水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? (提示:从传热过程各个环节的热阻的角度,分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况)3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别,它们各自的单位是什么? (提示:写出三个系数的定义并比较,单位分别为W/(m·K),W/(m2·K),W/(m2·K)) 4.在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? (提示:分析热阻与温压的关系,热路图在传热过程分析中的作用。) 5.结合你的工作实践,举一个传热过程的实例,分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 (提示:学会分析实际传热问题,如水冷式内燃机等) 6.在空调房间内,夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右,夏季人们可以穿短袖衬衣,而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 (提示:从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温,以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象(主

(完整版)传热学期末考试试题

传热学(一) 第一部分选择题 ?单项选择题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的,请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( B) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?(C ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 3. 单位面积的导热热阻单位为 ( B)

A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 (C ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较 5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面,其对流换热的热流密度为(D ) A. B. C. D. 6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热,如果流速等条件相同,则( C) A. 粗管和细管的相同 B. 粗管内的大 C. 细管内的大 D. 无法比较 7. 在相同的进出口温度条件下,逆流和顺流的平均温差的关系为( A) A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较

8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的(A ) A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. (D )是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体 10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板,而遮热板表面的黑度应(B ) A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断 第二部分非选择题 ?填空题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分) 11. 如果温度场随时间变化,则为。非稳态温度场

《工程热力学与传热学》——期末复习题-77791458609821975

中国石油大学(北京)远程教育学院期末复习题 《工程热力学与传热学》 一. 选择题 1. 孤立系统的热力状态不能发生变化;(×) 2. 孤立系统就是绝热闭口系统;(×) 3. 气体吸热后热力学能一定升高;(×) 4. 只有加热,才能使气体的温度升高;(×) 5. 气体被压缩时一定消耗外功;(√ ) 6. 封闭热力系内发生可逆定容过程,系统一定不对外作容积变化功;(√ ) 7. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态,而与工质经历的过程无关;(√ ) 8. 在闭口热力系中,焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。(×) 9. 理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。(×) 10. 对于确定的理想气体,其定压比热容与定容比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。(×) 11. 一切可逆热机的热效率均相同;(×) 12. 不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率;(×) 13. 如果从同一状态到同一终态有两条途径:一为可逆过程,一为不可逆过程,则不可逆 过程的熵变等于可逆过程的熵变;(√ ) 14. 如果从同一状态到同一终态有两条途径:一为可逆过程,一为不可逆过程,则不可逆 过程的熵变大于可逆过程的熵变;(×) 15. 不可逆过程的熵变无法计算;(×) 16. 工质被加热熵一定增大,工质放热熵一定减小;(×) 17. 封闭热力系统发生放热过程,系统的熵必然减少。(×) 18. 由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加;(×) 19. 知道了温度和压力,就可确定水蒸气的状态;(×) 20. 水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W;(×) 21. 对未饱和湿空气,露点温度即是水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。(√) 二. 问答题 1. 说明什么是准平衡过程?什么是可逆过程?指出准平衡过程和可逆过程的关系。

传热学试题(答案)

①Nu准则数的表达式为(A ) ② ③根据流体流动的起因不同,把对流换热分为( A) ④A.强制对流换热和自然对流换热B.沸腾换热和凝结换热 ⑤C.紊流换热和层流换热D.核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了( A) ⑦A.流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B.流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C.对流换热强度的准则 ⑩D.浮升力与粘滞力的相对大小 ?彼此相似的物理现象,它们的( D)必定相等。 ?A.温度B.速度 ?C.惯性力D.同名准则数 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全( D) ?A.逆流B.顺流和逆流均可 ?C.无法确定D.顺流

?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃,冷流体进出口温度分别为20℃和40℃,则其对数平均温差等于() A.60.98℃B.50.98℃ C.44.98℃D.40.98℃ ?7.为了达到降低壁温的目的,肋片应装在( D) ?A.热流体一侧B.换热系数较大一侧 ?C.冷流体一侧D.换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射( D)对应温度下黑体的辐射力。 22A.大于B.小于 C.无法比较D.等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为( D) 24A.W B.W/m2 C.W/m D.W/m3 25格拉晓夫准则数的表达式为(D ) 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导 热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30A.强制对流换热 B.凝结对流换热

31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中,属于削弱传热的方法是( D ) 33A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材 料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定,换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增 加,有时减小 37将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空,其目的是( D ) 38A.减少导热 B.减小对流换热 39 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 40下列参数中属于物性参数的是( B ) 41A.传热系数 B.导热系数 42 C.换热系数 D.角系数 43已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C,冷流体进出口温度分别为50°C和100°C,则其对数平均温差约为( )

传热学试题(答案)

Nu准则数的表达式为(A ) 根据流体流动的起因不同,把对流换热分为( A) A.强制对流换热和自然对流换热B.沸腾换热和凝结换热 C.紊流换热和层流换热D.核态沸腾换热和膜态沸腾换热 雷诺准则反映了( A) A.流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B.流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C.对流换热强度的准则 D.浮升力与粘滞力的相对大小 彼此相似的物理现象,它们的( D)必定相等。 A.温度B.速度 C.惯性力D.同名准则数 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全?( D) A.逆流B.顺流和逆流均可 C.无法确定D.顺流 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃,冷流体进出口温度分别为20℃和40℃,则其对数平均温差等于() A.60.98℃B.50.98℃ C.44.98℃D.40.98℃ 7.为了达到降低壁温的目的,肋片应装在( D) A.热流体一侧B.换热系数较大一侧 C.冷流体一侧D.换热系数较小一侧 黑体表面的有效辐射( D)对应温度下黑体的辐射力。 A.大于B.小于 C.无法比较D.等于 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为( D) A.W B.W/m2 C.W/m D.W/m3 格拉晓夫准则数的表达式为(D ) .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中,属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 冷热流体的温度给定,换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加,有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空,其目的是( D )

传热学补充题

绪论 1.设有一大平壁,面积为A ,它的一侧为温度为1f t 的热流体,另一侧为温度为2f t 的冷流体;两侧对流换热表面传热系数分别为12h h 及;壁面温度分别为12w w t t 和;壁的材料的导热系数为λ,厚度为δ,传热过程处于稳态。写出单位面积上的传热量的计算式(不考虑辐射换热)。 第一章~第四章 导热部分 1. 厚度为δ的大平壁,无内热源,λ为常数,平壁两侧表面分别维持均匀稳定的温度1w t 和2w t 。写出这一稳态导热过程的完整数学描写。 2. 上题,若λ与温度有关,其余不变,写出这一稳态导热过程的完整数学描写。 3. 1题,若壁两侧壁面均给出第三类边界条件,即已知:X =0处,流体的温度为1f t ,对流换热表面传热系数为1h ;X=δ处,流体的温度为2f t ,对流换热表面传热系数为2h ,且1f t >2f t 。写出这一稳态导热过程的完整数学描写。 4. 对第1题求解,得出温度()t f x =的关系式,并进一步写出导热量q 的关系式。 5. 厚为δ的无限大平壁,无内热源,稳态导热时,壁内温度分布情况如图所示。说明①②③三种情况下,材料导热系数0(1)bt λλ=+中,b 何时为正、为负、为零? 6. 用一平底壶烧开水,壶底与水接触面的温度为111oC ,通过壶底的热流密度为424002 /w m ,如在壶底结一层水垢厚3mm ,1/w m C λ=??,此时水垢层与水接触面上的温度和通过的热流密度均不变,计算: (1) 水垢层与壶底接触面上的温度; (2) 单位面积上的导热热阻。 7. 人对冷热的感觉以皮肤表面的热损失作为衡量依据。设人体脂肪层的厚度为3mm ,其内表面温度为36oC 且保持不变,冬季的某一天,气温为–15oC ,无风条件下,裸露的皮肤外表面与空气的表面传热系数为252/()w m k ?,某一风速时,表面传热系数为652/()w m k ?,人体脂肪层的导热系数为0.2/w m k ?,确定: (1) 要使无风天的感觉与某一风速、气温–15oC 时感觉一样,则无风天气温是多少? (2) 在同样是–15oC 的气温时,无风天和某一风速时的刮风天,人皮肤单位面积上的热损失之比是多少?(按大平壁处理)。

2008传热学试卷(2)答案

2008传热学试卷(2)标准答案 一.填空题:(共20分)[评分标准:每个空格1分] 1.热量由高温流体经固体壁面传给低温流体,这种过程称为传热过程。 2.表征物体导热能力的物理量是导热系数。 3.努谢尔特准则的表达式是λ hl Nu = 。式中各符号的意义是h 对流换热系数. L 特征尺寸.λ导热系数。 4.集总参数法使用的条件是Bi ≤0.1。 5.凝结换热有膜状凝结和珠状凝结两种方式,其中珠状凝结换热效果好。 6.影响核态沸腾的因素主要是壁面过热度和汽化核心数。 7.湿砖的导热系数比水的导热系数大。 8.饱和沸腾曲线有四个换热规律不同的区域,分别指自然对流. 核态沸腾.过渡沸腾和稳定膜 态沸腾。 9.定向辐射强度与方向无关的规律,称为兰贝特定律。 10.换热器热计算的两种基本方法是平均温压法和传热单元数法。 二.问答及推导题:(共50分) 1.名词解释:(10分)[评分标准:每小题2分] ①光谱辐射力:单位时间内物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的某一特定波长的能量。 ②温度边界层:把贴壁处温度剧烈变化的薄层称为速度边界层。 ③饱和沸腾:流体的主体温度达到了饱和温度,壁面温度大于饱和温度时发生的沸腾称为饱和沸腾。 ④肋效率:基温度下的理想散热量 假设整个肋表面处于肋 肋壁的实际散热量 = f η ⑤ 付立叶数:2 l a Fo τ= 非稳态过程的无量纲时间,表征过程进行的深度。 2.在换热器的传热面上设置肋片的作用是什么,推出肋片的传热微分方程式。(10分) 答:在h 小的一侧加肋可提高传热系数。——————(2分) 未加肋时 0 111h h k i + + = λ δ ————(2分) 加肋后 β ηλ δ00111 h h k i + + = βη0>>1——————(2分)

传热学习题及参考答案

《传热学》复习题 一、判断题 1.稳态导热没有初始条件。() 2.面积为A的平壁导热热阻是面积为1的平壁导热热阻的A倍。() 3.复合平壁各种不同材料的导热系数相差不是很大时可以当做一维导热问题来处理() 4.肋片应该加在换热系数较小的那一端。() 5.当管道外径大于临界绝缘直径时,覆盖保温层才起到减少热损失的作用。() 6.所谓集总参数法就是忽略物体的内部热阻的近视处理方法。() 7.影响温度波衰减的主要因素有物体的热扩散系数,波动周期和深度。() 8.普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。() 9. 傅里叶定律既适用于稳态导热过程,也适用于非稳态导热过程。() 10.相同的流动和换热壁面条件下,导热系数较大的流体,对流换热系数就较小。() 11、导热微分方程是导热普遍规律的数学描写,它对任意形状物体内部和边界都适用。( ) 12、给出了边界面上的绝热条件相当于给出了第二类边界条件。 ( ) 13、温度不高于350℃,导热系数不小于0.12w/(m.k)的材料称为保温材料。 ( ) 14、在相同的进出口温度下,逆流比顺流的传热平均温差大。 ( ) 15、接触面的粗糙度是影响接触热阻的主要因素。 ( ) 16、非稳态导热温度对时间导数的向前差分叫做隐式格式,是无条件稳定的。 ( ) 17、边界层理论中,主流区沿着垂直于流体流动的方向的速度梯度零。 ( ) 18、无限大平壁冷却时,若Bi→∞,则可以采用集总参数法。 ( ) 19、加速凝结液的排出有利于增强凝结换热。 ( ) 20、普朗特准则反映了流体物性对换热的影响。( ) 二、填空题 1.流体横向冲刷n排外径为d的管束时,定性尺寸是。 2.热扩散率(导温系数)是材料指标,大小等于。 3.一个半径为R的半球形空腔,空腔表面对外界的辐射角系数为。 4.某表面的辐射特性,除了与方向无关外,还与波长无关,表面叫做表面。 5.物体表面的发射率是ε,面积是A,则表面的辐射表面热阻是。 6.影响膜状冷凝换热的热阻主要是。

传热学题库

一、单项选择题 1. 在引力场的作用下单存导热只发生在 A.密实的固体中B.液体中C.气体中D.流体中 2.大平板采用集总参数法的判别条件是p121 A.B i>0.1 B.B i=1 C.Bi<0.1 D.B i=0.1 3.无相变对流换热分为 A. 强迫对流和自然对流 B. 沸腾换热和凝结换热 4.实际物体的辐射力比同温度下黑体的辐射力(黑度<1) A.大 B.小 C.一样 D.差不多 5.管内对流换热的流态判别是用 A. Gr B. Re C. Pe D. Gr·Pr 6.导热系数 是物性参数下面说法正确的是p6 A.与材料种类有关 B.与材料温度有关 C. 与材料种类、温度都有关 7.灰体的吸收比与投射辐射的波长分布p374 A.无关 B.有关 C.具有选择性 D.具有一定函数关系 8.格拉晓夫准则数越大,则表征 A.温差越大 B.粘性力越大 C. .浮升力越大 D 惯性力越大 9.在稳态导热中,决定物体内温度分布的是 A.导温系数 B.导热系数 C.传热系数 D.密度 10.对流换热系数为100W/(m2.K) 、温度为10℃的空气流经40℃ 的壁面,其对流换热的热流密度为 A.1×104W/m2 B.2×104W/m2 C.2×103W/m2 D.3×103W/m2 二、判断题 1. 温度不同的等温面或等温线彼此能相交。 2. 热辐射和流体对流及导热一样,需有温差才能发射辐射能。 3. 通过圆筒壁的一维稳态导热时,单位面积上的热流密度不一定处处相等的。 4. 导温系数在某种意义上等同于导热系数,其物理意义也相同。 5. 热量传输一般有导热,热对流及热辐射三种基本形式。 6. 雷诺数表征了浮生力与粘性力之比的一种度量。 7. 沸腾换热和凝结换热属于无相变对流换热。 8. 正常情况下,对流换热中流体的速度边界层和温度边界层可以等效。 9. 通常情况下固体的导热系数比液体和气体的导热系数大。

建环期末考试传热学 答案B

一、选择 1.下列(D)准则反映了流体物性对对流换热的影响。 a.雷诺数 b.瑞利数 c.普朗特数 d.努谢尔特数 2.绝大多数下强制对流换热的换热系数(A)自然对流。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较 3.(B)反映了物质的导热能力的大小。 a.热流密度 b.导热系数 c.对流换热系数 d.温度梯度 4.当Fo数(A)0.2时,瞬态温度场的变化进入正常情况阶段。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较 5.在相同进出口温度条件下,逆流和顺流的平均温差关系为(A) a.逆流大于顺流 b.顺流大于逆流 c.二者相等 d.无法比较 6.(C)传热不需要冷热物体直接接触? a.导热 b.热对流 c.热辐射 d.以上几种都不是 7.如果在水冷壁的管子里结了一层水垢,其他条件不变,管壁温度与无水垢时相比将(B) a.不变 b.提高 c.降低 d.随机改变 8.某一传热过程的热流密度q=500W/m2,冷、热流体间的温差为10℃,其传热系数和单位面积的总传热热阻各为多少?(C) a.K=50W/(m2〃K)r=0.05m2〃K/W b.K=0.02W/(m2〃K)r=50m2〃K/W c..K=50W/(m2〃K)r=0.02m2〃K/W d..K=50W/(m2〃K)r=0.05K/W 9.黑体表面的有效辐射(D)对应温度下黑体的辐射力。 a.大于 b.小于 c.无法比较 d.等于 10.下列各种方法中,属于削弱传热的方法是(D) a.增加流体流速 b.管内加插入物增加流体扰动 c.设置肋片 d.采用导热较小的材料使导热热阻增加 二、填空题 1.传热学是研究在温差作用下热量传递_过程规律的科学。 2.热传递的三种方式分别为热对流、导热和热辐射。 3.兰贝特余弦定律是指黑体在任何方向上的定向辐射强度与方向无关,符合兰贝特余弦定律的表面有黑体、漫灰表面。 4.按照导热机理,水的汽液固三种状态中,气态状态下导热系数最小。 5.肋片效率ηf的定义是肋片实际散热量与肋片处于肋基温度下的比值。 6.一大平壁传热过程的传热系数为100W/(m2〃K),热流体侧的传热系数为200W/(m2〃K),冷流体侧的传热系数为250W/(m2〃K),平比厚度5mm,则该平壁的导热系数为__,导热热阻为__。 三、判断 1.手摸在铜板和木板上,很快就会感到铜板比木板冷的多,这是由于铜的导热系数大于木板的导热系数的缘故。F 2.用套管温度计测量温度时,为减小测量误差,常采用导热系数较小的材料作套管。F 3.黑体就是可以全部吸收透射到其表面上的所有波长的辐射能量。T 4.对一维肋片,导热系数越高,沿肋高方向的热阻越小,因而沿肋高方向的温度变化越小。T 5.同一块砖,在受潮时候的导热系数大于干燥时的导热系数T 四、名词解释 1.热边界层:当壁面与流体间有温差时,会产生温度梯度很大的热边界层。

传热学练习题(学生)

传热学计算练习题 1.某平壁燃烧炉是由一层耐火砖与一层普通砖砌成,两层的厚度均为100mm ,其导热系数分别为0.9W/(m·℃)及0.7W/(m·℃)。待操作稳定后,测得炉膛的内表面温度为700℃,外表面温度为130℃。为了减少燃烧炉的热损失,在普通砖外表面增加一层厚度为40mm 、导热系数为0.06W/(m·℃)的保温材料。操作稳定后,又测得炉内表面温度为740℃,外表面温度为90℃。设两层砖的导热系数不变,试计算加保温层后炉壁的热损失比原来的减少百分之几?(%5.68) 2.在外径为140mm 的蒸气管道外包扎保温材料,以减少热损失。蒸气管外壁温度为390℃,保温层外表面温度不大于40℃。保温材料的λ与t 的关系为λ=0.1+0.0002t (t 的单位为℃,λ的单位为W/(m·℃))。若要求每米管长的热损失Q/L 不大于450W/m ,试求保温层的厚度以及保温层中温度分布(b= 71mm)( t=-501lnr -942)。 3.有一列管式换热器,由38根φ25mm×2.5mm 的无缝钢管组成。苯在管内流动,由20℃被加热至80℃,苯的流量为8.32kg/s 。外壳中通入水蒸气进行加热。试求管壁对苯的传热系数(1272 W/(m 2·℃))。当苯的流量提高一倍,传热系数有何变化(2215 W/(m 2·℃))。 4.在预热器内将压强为101.3kPa 的空气从10℃加热到50℃。预热器由一束长度为1.5m ,直径为φ86×1.5mm 的错列直立钢管所组成。空气在管外垂直流过,沿流动方向共有15行(对流传热核准系数为1.02),每行有管子20列,行间与列间管子的中心距为110mm 。空气通过管间最狭处的流速为8m/s 。管内有饱和蒸气冷凝。试求管壁对空气的平均对流传热系数(56W/(m 2·℃))。注:(空气流过15排管束时,对流传热核准系数为1.02) 5.热空气在冷却管管外流过,α2=90W/(m 2·℃),冷却水在管内流过, α1=1000W/(m 2·℃)。冷却管外径d o =16mm ,壁厚b=1.5mm ,管壁的λ=40W/(m·℃)。试求: ①总传热系数K o ;(80.8W/(m 2·℃)) ②管外对流传热系数α2增加一倍,总传热系数有何变化?(增加了82.4%) ③管内对流传热系数α1增加一倍,总传热系数有何变化?(增加了6%) 6.有一碳钢制造的套管换热器,内管直径为φ89mm×3.5mm ,流量为2000kg/h 的苯在内管中从80℃冷却到50℃。冷却水在环隙从15℃升到35℃。苯的对流传热系数αh =230W/(m 2·K ),水的对流传热系数αc =290W/(m 2·K )。忽略污垢热阻。试求:①冷却水消耗量;(1335 kg/h)②并流和逆流操作时所需传热面积(并流6.81 m 2,逆流5.83 m 2);③如果逆流操作时所采用的传热面积与并流时的相同,计算冷却水出口温度与消耗量(46.6℃,846 kg/h),假设总传热系数随温度的变化忽略不计。 7.有一台运转中的单程逆流列管式换热器,热空气在管程由120℃降至80℃,其对流传热系数α1=50W/(m 2·K )。壳程的冷却水从15℃升至90℃,其对流传热系数α2=2000W/(m 2·K ),管壁热阻及污垢热阻皆可不计。当冷却水量增加一倍时,试求①水和空气的出口温度t'2和T'2,忽略流体物性参数随温度的变化;(t'2=61.9℃,T '2=69.9℃)②传热速率Q'比原来增加了多少?(25%) 8.为了得到热水,0.361 MPa (t s =140℃) 的水蒸气在管外凝结(如图3所示),其表面传热系数29500W/(m K) o h 。冷却水在盘管内流动,流速为0.8m/s ,黄铜管外径为18mm ,壁厚为1.5mm ,

2009华科传热学真题

2009 传热学 一、简答 1)说明推导导热微分方程所依据的基本定律,并解释求解导热问题的三类边界条件。 2)右图为三种不同情况下双层平板稳态导 热时的温度分布。假定双层平板各自的导热 系数λ1和λ2为定值,试分析比较三种情况 下λ1和λ 2 的相对大小。 3)写出毕渥数Bi的定义式并解释其意义。Bi→0和Bi→∞各代表什么样的换热条件?4)流体在两平行平板间做层流充分发展的对流 换热。在充分发展段某截面上流体温度分布剖面 如右图所示。试说明:(a)流体是被加热还是被 冷却?(b)哪一侧壁面处的热流密度绝对值要 大? 5)同一种流体流过直径不同的两根管道,A管直径是B管的两倍,A管的流量也是B管的2倍。两管中的流动现象是否相似?请说明理由。 6)简述维恩位移定律,并分析为何炼钢时随着温度的升高,钢锭表面颜色由暗黑逐渐变白? 7)在漫灰表面间的辐射换热计算中采用有效辐射J。什么是有效辐射?结合投入辐射G写出有效辐射J的表达式,并说明有效辐射包含哪几部分辐射?黑体的有效辐射J为多少?

8)一动力蒸气管道,外直径25cm,外面包上5cm厚的绝热材料。绝热材料的导热系数为0.12 W/(m·K),绝热层与环境之间的自然对流换热系数为45 W/(m2·K),试问为了进一步减少散热损失是否可以增加绝热层厚度,为什么? 二、分析 1)一直径为d,长度为L,导热系数为λ的金属棒内部有强度为q W/m3 的均匀内热源,两端分别维持固定的温度t1和t2,周围和温度为t∞的空气进行对流换热,表面传热系数为h,假设金属棒同一断面温度分布均匀,试导出此金属棒的导热微分方程,并给出定解条件。2)对于竖直夹层内的自然对流换热,换热计算公式为q=h(t w1 – t w2),格拉晓夫数Gr=gβ(t w1 – t w2)δ3/ν 2 ,式中t w1 、t w2 分别为两壁面的温度;δ为夹层厚度;H为竖夹层高度。已知恒壁温条件下竖直间层内空气的换热准则关系式为: 当Gr<2000时,Nu=1 当2×104m2c p2)

传热学计算例题

、室内一根水平放置的无限长的蒸汽管道,其保温层外径d=583 mm,外表面 实测平均温度及空气温度分别为,此时空气与管道外 表面间的自然对流换热的表面传热系数h=3.42 W /(m2 K),墙壁的温度近似取为 室内空气的温度,保温层外表面的发射率 问:(1)此管道外壁的换热必须考虑哪些热量传递方式; (2)计算每米长度管道外壁的总散热量。(12分) 解: (1)此管道外壁的换热有辐射换热和自然对流换热两种方式。 (2)把管道每米长度上的散热量记为qi 当仅考虑自然对流时,单位长度上的自然对流散热 q i,c =二d h t =二dh (j - t f ) = 3.14 0.583 3.42 (48 - 23 ) 二156 .5(W / m) 近似地取墙壁的温度为室内空气温度,于是每米长度管道外表面与室内物体及墙壁 之间的辐射为: q i厂d (T; -T;) = 3.14 0.583 5.67 10》0.9 [(48 273)4-(23 273)4] = 274.7(W /m) 总的散热量为q i = q i,c +q i,r = 156.5 +274.7 = 431.2(W/m) 2、如图所示的墙壁,其导热系数为50W/(m- K),厚度为50mm在稳态情况下的 墙壁内的一维温度分布为:t=200-2000x 2,式中t的单位为°C, x单位为m 试 求: t (1) 墙壁两侧表面的热流密度; (2) 墙壁内单位体积的内热源生成的热量 2 t =200 —2000x

解:(1)由傅立叶定律: ① dt W q ' (―4000x) = 4000二x A dx 所以墙壁两侧的热流密度: q x _. =4000 50 0.05 =10000 (1)由导热微分方程 茫?生=0得: dx 扎 3、一根直径为1mm 勺铜导线,每米的电阻为2.22 10 。导线外包有厚度为 0.5mm 导热系数为0.15W/(m ? K)的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为 65°C,绝 缘层的外表面温度受环境影响,假设为40°C 。试确定该导线的最大允许电流为多 少? 解:(1)以长度为L 的导线为例,导线通电后生成的热量为I 2RL ,其中的一部分 热量用于导线的升温,其热量为心务中:一部分热量通过绝热层的 导热传到大气中,其热量为:门二 1 , d In 2 L d 1 根据能量守恒定律知:l 2RL -门 述二厶E = I 2RL -门 即 E = — L dT m = I 2RL - t w1 _tw2 4 di 1 , d 2 In 2 L d 1 q v 、d 2t ——' 2 dx =-(7000)= 4000 50 二 200000 W/m 3 t w1 - t w2 。 2 q x 卫=4000.: 0 = 0

传热学试题答案

传热学试卷 一.填空题:(共20分)[评分标准:每小题2分] 1.导温系数是材料 物体内部温度扯平能力 的指标,大小等于 λ/ρC 。 2.影响强制对流换热的主要因素有 流体的物性,状态,壁面结构。 3.动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为5 /4Re 0296.0x x Nu =,适用条件是Pr=1。 4.影响膜状凝结传热的主要热阻是液膜层的导热热阻。 5.自膜化现象是对流换热系数与壁面尺寸无关,其发生的条件是流体处于湍流自然对流。 6.同一壳管式换热器,逆流布置时对数平均温压最大,顺流布置时对数平均温压最小。 7.在热辐射分析中,把单色吸收率与波长无关的物体称为灰体。 8.通常,把k m w ./12.0≤λ的材料称为保温材料。 9.有效辐射是单位时间内离开物体单位表面的辐射能,它包括本身辐射和反射辐射两部分。 10.傅立叶定律的数学表达式是x t A Q ??-=λ。 二.问答及推导题:(共50分) 1. 名词解释:(10分)[评分标准:每小题2分] ① 辐射力:单位表面积物体在单位时间内向半球空间发射得全部波长的能量. ② 热边界层:在壁面附近温度剧烈变化的薄层. ③ 导温系数:c a ρλ = 表示物体内部温度扯平的能力. ④ 膜状凝结:凝结液能很好的润湿壁面,在壁面上铺展成膜.液膜的热阻为主要热阻. ⑤ 太阳常数:大气层外缘与太阳射线相垂直的单位表面积所接受的太阳辐射能为1367W/m 2 2.试介绍三种强化管内湍流换热的措施,并说明措施的传热学原理。(10分) 答:三种方法(1)流速u 提高,(2)直径d 减小,(3)采用强化的换热面。 —————(6分) 原理n f f f Nu Pr Re 023.08.0= 或2.08 .0d u h ∝———————(4分) 3.根据大容器饱和沸腾曲线,饱和沸腾曲线可分为几个区段?其中哪个区段 具有温压小,换热强的特点?为什么在沸腾换热时必须严格监视并控制热 通量在临界热通量以内?(10分) 答:四个区段, 核态沸腾。———————(4分) 用DNB 监视的原因(1)DNB 之上q 随△t 变化亦小 (2)超过m ax q 时△t 猛增,可达到1000℃,易烧毁设备。———— ———(6分)

传热学期末考试题

导热: 一、(10分)如图所示的墙壁,其导热系数为50W /(m K)λ=?,厚度为100mm ,所处外界温度20℃,测得两侧外壁面温度均为100℃,外壁面与空气的表面传热系数为h 为1252W /(m K)?,壁内单位体积内热源生成热为Φ,假设墙壁内进行的是一维稳态导热,求Φ及墙壁厚度方向温度分布()t x ? 二、(10分)如图所示一个半径为1=100r mm 的实心长圆柱体,具有均匀的内热 源4=10Φ3W /m ,导热系数=10λW /m K ?() 。圆柱体处于温度为f t =25C 。的环境中,与周围环境间的表面传热系数h 为802W /m K ?()。试求圆柱体外壁温度w t 及圆柱体沿半径方向的温度分布;并求圆柱体内最高温度的位置和大小? 对流: 三、(10分)20℃的空气,以10m/s 的速度纵向流过一块长200mm ,温度为60℃的平板。求离平板前沿50mm ,100mm 处的流动边界层和热边界层厚度。并求得平板与流体之间的换热量。(平板宽为1m ,空气物性参数见表) 准则关联式:12130.664Re Pr Nu = 层流;4513(0.037Re 871)Pr Nu =- 湍流 边界层厚度:x δ =; 流动边界层与热边界层之比:13Pr t δδ= 空气的热物理性质

度为40℃,管内径d =20mm ,求对流换热系数和平均管壁温度。 为50℃,周围空气的温度为10℃。计算蒸汽管道外壁面的对流散热损失。准则 关联式:Pr n Nu C Gr =() 气流过平板时,板的一面与空气的对流换热量为3.75kW ,试确定空气的流速。准则关联式:12130.664Re Pr Nu = 层流;4513(0.037Re 871)Pr Nu =- 湍流 空气热物理性质 辐射: 七、(10分)如图所示,半球表面是绝热的,底面一直径d=0.3m 的圆盘被分为1、2两部分。表面1为灰体,T 1=550K ,发射率ε1=0.6,表面2为温度T 2=333K 的黑体。 (1)计算角系数)21(,3+X ,2,1X ,3,1X ,3,2X (2)画出热网络图并计算表面1和表面2之间的换热量以及绝热面3的温度。

传热学基础试题及答案

传热学基础试题 一、选择题 1.对于燃气加热炉:高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过程次序为 A.复合换热、导热、对流换热 B.对流换热、复合换热、导热 C.导热、对流换热、复合换热 D.复合换热、对流换热、导热 2.温度对辐射换热的影响( )对对流换热的影响。 A.等于 B.大于 C.小于 D.可能大于、小于 3.对流换热系数为1000W/(m 2·K )、温度为77℃的水流经27℃的壁面,其对流换热的热流密度为( ) A.8×104W/m 2 B.6×104 W/m 2 C.7×104 W/m 2 D.5×104 W/m 2 4.在无内热源、物性为常数且温度只沿径向变化的一维圆筒壁(t 1 >t 2,r 1 B. 21r r r r dr dt dr dt ==< C. 2 1r r r r dr dt dr dt === 5.黑体的有效辐射____其本身辐射,而灰体的有效辐射( )其本身辐射。 A .等于 等于 B.等于 大于 C.大于 大于 D.大于 等于 6.有一个由四个平面组成的四边形长通道,其内表面分别以1、2、3、4表示,已知角系数X1,2=0.4,X1,4=0.25,则X1,3为( )。 A. 0.5 B. 0.65 C. 0.15 D. 0.35 7.准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 8.当采用加肋片的方法增强传热时,将肋片加在( )会最有效。

A. 换热系数较大一侧 B. 热流体一侧 C. 换热系数较小一侧 D. 冷流体一侧 9. 某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温,为了达到较好的保温效果,应将( )材料放在内层。 A. 导热系数较大的材料 B. 导热系数较小的材料 C. 任选一种均可 D. 不能确定 10.下列各种方法中,属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流速 B.管内加插入物增加流体扰动 C. 设置肋片 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 11.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 12.准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 13.判断管内紊流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据是( ) A.l/d≥70 B.Re≥104 C.l/d<50 D.l/d<104 14.下列各种方法中,属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 15.冷热流体的温度给定,换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加,有时减小 16.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空,其目的是( ) A.减少导热 B.减小对流换热 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 17.下列参数中属于物性参数的是( ) A.传热系数 B.导热系数 C.换热系数 D.角系数 18.已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C,冷流体进 出口温度分别为50°C和100°C,则其对数平均温差约为( ) A.100°C B.124°C C.150°C D.225°C 19.有一个由四个平面组成的四边形长通道,其内表面分别以1、2、3、4表示,已知 角系数X1,2=0.4,X1,4=0.25,则X1,3为( ) A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.35 20.一金属块的表面黑度为0.4,温度为227°C,它的辐射力是( );若表面氧化

大学传热-清华期末-传热学考题答案

20XX年复习资料 大 学 复 习 资 料 专业: 班级: 科目老师: 日期:

清华大学本科生考试试题答案(试题A ) 考试课程 传热学 一、选择题: 将选择出的答案写在题前的方括号内。(15分) 1. a 2. d 3. d 4. a 5.d 二、简要回答下列问题:(35分) 1. (7分)答:肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温 度 相 同 时 的 理 想 散 热 量 之 比 。 -------------------------------------------------3分 肋片效率的主要影响因素有: (1) 肋片材料的热导率:热导率愈大,肋片效率愈高; ----------------1分 (2) 肋片高度:肋片愈高,肋片效率愈低; -------------------------------1分 (3) 肋片厚度:肋片愈厚,肋片效率愈高; -------------------------------1分 (4)表面传热系数:表面传热系数愈大,肋片效率愈低。 ------------1分 2.(7分)答: λαδ= Bi ,表示物体内部导热热阻λδ 与物体表面对流换热热阻α 1的比值,

它和第三类边界条件有密切的联系。 --------------------------------------------------1.5分 2l a Fo τ = 是非稳态导热过程中的无量纲时间,表示非稳态导热过程进行的 深 度 。 --------------------------------------------------------------------------------------1.5分 0→Bi 意味着平板的导热热阻趋于零,平板内部各点的温度在任一时刻都趋于 均 匀 一 致 。 ( 见 下 图 b ) ----------------------------------------------------------------1.5分 ∞→i B 表明对流换热热阻趋于零,平板表面与流体之间的温差趋于零。(见下 图 a ) -------------------------------------------------------------------------------------------1.5分 ---------------------1分 3、(7分)答:水在1个大气压下大空间沸腾换热的沸腾曲线如图所示。随 着壁面过热度的增高,出现4个换热规律不同的区域。

29青理工成人高等教育期末考试 传热学(专升本) 及参考答案

2019~_2020学年第 1 学期传热学课程试卷 标准答案及评分标准 A(√)/B( ) 卷 一、填空题 1.热量传递的三种基本方式为、、。 (热传导、热对流、热辐射) 2.物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程为。 (稳态传热过程) 3.如果温度场随时间变化,则为。 (非稳态温度场) 4.已知导热系数为1 W/(m·K),平壁厚0.02m,,其热阻为。 (热阻为0.02m2.K/W) 5.导热基本定律是_____定律,可表述为。 (傅立叶,) 6.已知材料的导热系数与温度的关系为λ=λ0(1+bt),当材料两侧壁温分别为t1、t2时,其平均导热系数可取下的导热系数。 ((t1+t2)/2) 7.第一类边界条件是。 (给定物体边界上任何时刻的温度分布) 8.温度边界层是指。

(在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。) 9.纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是。 (液膜的导热热阻) 10.格拉晓夫准则的物理意义。 (流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量) 二、基本概念题 1.导热基本定律:当导热体中进行纯导热时,通过导热面的热流密度,其值与该处温度梯度 的绝对值成正比,而方向与温度梯度相反。 2.凝结换热:蒸汽同低于其饱和温度的冷壁面接触时,蒸汽就会在壁面上发生凝结过程成 为流液体。 3.黑体:吸收率等于1的物体。 4.肋壁总效率:肋侧表面总的实际散热量与肋壁测温度均为肋基温度的理想散热量之 比。 5.大容器沸腾:高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。 三、分析题 1.试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。

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