第三部分流体力学传热学知识DOC.docx
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第三部分流体力学传热学知识DOC
第三部分
—流体力学、传热学知识
1、单项选择题
1、在水力学中,单位质量力是指(C)
□A.单位面积液体受到的质量力;□B.单位体积液体受到的质量力;
□C.单位质量液体受到的质量力;□D.单位重量液体受到的质量力。
2、液体中某点的绝对压强为100kN/m2,则该点的相对压强为(B)
□A.1kN/m2□B.2kN/m2□C.5kN/m2□D.10kN/m2
3、有压管道的管径d与管流水力半径的比值d/R=(B)
□A.8□B.4□C.2□D.1
4、已知液体流动的沿程水力摩擦系数与边壁相对粗糙度和雷诺数Re都有关,即可以判断该液体流动属于(C)
□A.层流区□B.紊流光滑区
□C.紊流过渡粗糙区□D.紊流粗糙区
5、现有以下几种措施:
①对燃烧煤时产生的尾气进行除硫处理;②少用原煤做燃料;
③燃煤时鼓入足量空气;④开发清洁能源。
其中能减少酸雨产生的措施是(C)
□A.①②③□B.②③④□C.①②④□D.①③④
6、“能源分类相关图”如下图所示,下列四组能源选项中,全部符合图中阴影部分的能源是(C)
□A.煤炭、石油、潮汐能□B.水能、生物能、天然气
□C.太阳能、风能、沼气□D.地热能、海洋能、核能
7、热量传递的方式是什么?
(D)
□A.导热□B.对流□C.热辐射□D.以上三项都是
8、流体运动的连续性方程是根据(C)原理导出的?
□A.动量守恒□B.质量守恒□C.能量守恒□D.力的平衡
9、当控制阀的开口一定,阀的进、出口压力差Δp(B)
□A.增加□B.减少□C.基本不变□D.无法判断
10、热流密度q与热流量的关系为(以下式子A为传热面积,λ为导热系数,h为对流传热系数)(B)
□A.q=φA□B.q=φ/A□C.q=λφ□D.q=hφ
11、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
12、在传热过程中,系统传热量与下列哪一个参数成反比?
(D)
□A.传热面积□B.流体温差
□C.传热系数□D.传热热阻
13、下列哪个不是增强传热的有效措施?
(D)
□A.波纹管□B.逆流
□C.板翅式换热器□D.在对流传热系数较大侧安装肋片
14、临界热绝缘直径是指:
(A)
□A.管道热损失最大时的热绝缘直径;
□B.管道热损失最小时的热绝缘直径;
□C.管道完全没有热损失时的热绝缘直径;
□D.管道热阻最大时的热绝缘直径。
15、若已知对流传热系数为78W/(m2.K),则其单位面积对流传热热阻为多少?
(C)
□A.78W/(m·K)□B.1/78m·K/W
□C.1/78m2·K/W□D.78W/(m2·K)
16、单位时间通过单位面积的热量称为什么?
一般用什么符号表示?
(A)
□A.热流密度,q□B.热流密度,φ
□C.热流量,q□D.热流量,φ
17、当采用加肋片的方法增强传热时,最有效的办法是将肋片加在哪一侧?
(B)
□A.传热系数较大的一侧□B.传热系数较小的一侧
□C.流体温度较高的一侧□D.流体温度较低的一侧
18、导温系数的物理意义是什么?
(C)
□A.表明材料导热能力的强弱
□B.反映了材料的储热能力
□C.反映材料传播温度变化的能力
□D.表明导热系数大的材料一定是导温系数大的材料
19、常温下,下列物质中哪一种材料的导热系数较大?
(A)
□A.纯铜□B.碳钢□C.不锈钢□D.黄铜
20、温度梯度表示温度场内的某一点等温面上什么方向的温度变化率?
(B)
□A.切线方向□B.法线方向
□C.任意方向□D.温度降低方向
21、接触热阻的存在使相接触的两个导热壁面之间产生什么影响?
(A)
□A.出现温差□B.出现临界热流
□C.促进传热□D.没有影响
22、下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的目的?
(B)
□A.防止热量(或冷量)损失□B.提高热负荷
□C.防止烫伤(或冻伤)□D.保持流体温度
23、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,应将哪种材料放在内层?
(B)
□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.无法确定
24、金属含有较多的杂质,则其导热系数将如何变化?
(B)
□A.变大□B.变小
□C.不变□D.可能变大,也可能变小
25、下列材料中,导热材料较差的材料是什么?
(D)
□A.铝合金□B.铸铁
□C.不锈钢□D.普通玻璃
26、物体之间发生热传导的动力是什么?
(B)
□A.温度场□B.温差
□C.等温面□D.微观粒子运动
27、下面哪种物质材料具有较大的导热系数?
(D)
□A.水□B.空气□C.水蒸气□D.冰块
28、通过大平壁导热时,大平壁内的温度分布规律是下述哪一种?
(A)
□A.直线□B.双曲线□C.抛物线□D.对数曲线
29、若已知某种气体的密度为0.617kg/m3,比热为1.122kJ/(kg·K),导热系数为0.0484W/(m.K),则其导温系数是多少?
(B)
□A.14.3m2/s□B.69.9×10-6m2/s
□C.0.0699m2/s□D.1.43×104m2/s
30、已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃,材料的导热系数是22W/(m.K),通过的热流密度是300W/m2,则该平壁的壁厚是多少?
(C)
□A.220m□B.22m□C.2.2m□D.0.22m
31、第二类边界条件是什么?
(C)
□A.已知物体边界上的温度分布。
□B.已知物体表面与周围介质之间的传热情况。
□C.已知物体边界上的热流密度。
□D.已知物体边界上流体的温度与流速。
32、冬天用手分别触摸置于同一环境中的木块和铁块,感到铁块很凉,这是什么原因?
(D)
□A.因为铁块的温度比木块低
□B.因为铁块摸上去比木块硬
□C.因为铁块的导热系数比木块大
□D.因为铁块的导温系数比木块大
33、什么情况下圆筒壁导热可以按平壁处理?
(D)
□A.当其长度大于其外半径的10倍时
□B.当其长度是其壁厚的10倍时
□C.当其外径大于2倍的内径时
□D.当其外径大于其壁厚的4倍时
34、温度升高时,气体的导热系数一般随温度会发生怎样的变化?
(A)
□A.增大□B.减小□C.不变□D.可能增大也可能减小
35、一般情况下,对于材料的导热系数,下述哪种说法是错误的?
(D)
□A.合金小于纯金属□B.气体小于固体
□C.液体小于固体□D.导电体小于非导电体
36、下列那种情况内燃机汽缸温度场不会随时间发生变化?
(D)
□A.内燃机启动过程□B.内燃机停机
□C.内燃机变工况运行□D.内燃机定速运行
37、材料的导热能力与吸热能力之比称为(D)
□A.放热系数□B.传热系数□C.导热系数□D.导温系数
38、蒸汽管道的内外直径分别为68mm和100mm,导热系数λ1=63W/(m.℃),内表面温度为140℃。
今采用玻璃棉垫料保温,λ2=0.053W/(m.℃)。
若要求保温层外表面的温度不超过50℃,且蒸汽管道允许的热损失ql=50W/m,则玻璃棉垫料保温层的厚度至少为(C)
□A.41mm□B.54mm□C.91mm□D.104mm
39、导热体中不同温度的等温面将(B)
□A.互相相交□B.互不相交□C.互相相切□D.不定
40、材料的导温系数是材料和的比值。
(B)
□A.吸热能力/导热能力□B.导热能力/吸热能力
□C.比热容/导热系数□D.导热系数/比热容
二、多项选择题
1、下列几组共点力分别作用在一个物体上,有可能使物体匀速直线运动的是(ACD)
□A.7N,5N,3N□B.4N,10N,5N
□C.4N,12N,8N□D.9N,9N,9N
2、把一个力分解为两个力的时候(C)
□A.一个分力变大时,另一个分力一定会变小;
□B.两个分力不能同时变大;
□C.无论如何分解,两个分力不能同时小于这个力的一半;
□D.无论如何分解,两个分力不能同时大于这个力的2倍。
3、下面叙述中不正确的是(AC)
A.物体所受重力在向上运动时较小,向下运动时较大;
B.表面光滑的两物体相互作用,作用力一定与接触表面垂直;
C.具有规则几何形状的物体,重心必在几何中心;
D.拖拉机后轮的花纹很深是为了增大摩擦力。
4、如图所示,物体A、B相互接触,置于粗糙的水平面上,受推力F作用而匀速运动,则A物体(C)
□A.只受3个外力作用□B.只受4个外力作用
□
C.一定受5个外力作用□D.可能受4个或5个外力作用
5、油箱的作用:
(ABCD)
□A.储油□B.散热□C.沉淀杂质□D.逸出空气。
6、三位四通电液换向阀的液动滑阀为弹簧对中型,其先导电磁换向阀中位必须是(C)机能,而液动滑阀为液压对中型,其先导电磁换向阀中位必须是(D)机能。
□A.H型□B.M型□C.Y型□D.P型
7、对于双作用叶片泵,如果配油窗口的间距角小于两叶片间的夹角,会导致(A);又(B),配油窗口的间距角不可能等于两叶片间的夹角,所以配油窗口的间距夹角必须大于等于两叶片间的夹角。
□A.由于加工安装误差,难以在工艺上实现;
□B.不能保证吸、压油腔之间的密封,使泵的容积效率太低;
□C.不能保证泵连续平稳的运动。
8、气体辐射有什么特点?
(ABC)
□A.不同气体有着不同的辐射及吸收特性,即只有部分气体具有辐射及吸收能力;
□B.具有辐射及吸收性气体对波长具有选择性,如CO2、H2O都各有三个光带─光谱不连续。
□C.辐射与吸收在整个容积中进行。
□D.以上三项都不是
9、下列哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动?
(AC)
□A.导热□B.对流□C.辐射□D.复合传热
10、在稳态传热过程中,传热温差一定,如果希望系统传热量增大,则不能采用下述哪种手段?
(A)
□A.增大系统热阻□B.增大传热面积
□C.增大传热系数□D.增大对流传热系数
11、试判断下述几种传热过程中哪一种的传热系数最小?
(A)
□A.从气体到气体传热□B.从气体到水传热
□C.从油到水传热□D.从凝结水蒸气到水传热
12、下列各参数中,属于物性参数的是(BC)
□A.肋化系数□B.导热系数□C.导温系数□D.传热系数
13、换热器管内为被加热水;管外为烟气,水侧结垢后管壁温度将会如何改变?
或烟侧积灰后,管壁温度又将如何改变?
(C)
□A.增大,增大□B.减小,减小
□C.增大,减小□D.减小,增大
14、热量传递的基=基本方式为(ABC)
□A.热传导□B.热对流□C.热辐射□D.以上三项都不对
15、影响自然对流传热系数的主要因素有(ABCD)
□A.流动起因,流动速度□B.流体有无相变
□C.壁面的几何形状、大小和位置□D.流体的热物理性质
三、判断题
1、任意受压面上的平均压强等于该受压面形心处的压强。
(×)
2、水流总是从压强大的地方向压强小的地方流动。
(×)
3、水力粗糙管道是表示管道的边壁比较粗糙。
(×)
4、粘滞性是液体产生水头损失的内因。
(√)
5、同样条件下直接水击比间接水击更不安全。
(√)
6、流体质点只有质量没有大小。
(×)
7、温度升高液体的表面张力系数增大。
(×)
8、液滴内的压强比大气压小。
(×)
9、一般情况下当马赫数小于2/3时可以忽略气体的压缩性(×)
10、定常流动中,流体运动的加速度为零。
(×)
11、气体的粘性随温度的升高而增大。
(√)
12、牛顿流体的粘性切应力与速度梯度,即角变形速率成正比。
(√)
13、理想流体定常流动,流线与等势线重合。
(×)
14、应用总流伯努利方程解题时,两个断面间一定是缓变流,方程才成立。
(×)
15、雷诺数是表征重力与惯性力的比值。
(×)
16、静止的流体中任意一点的各个方向的压强值均相等。
(√)
17、大气层中的压强与密度、温度的变化有关而且受季节、气候等因素的影响。
(√)
18、压力体的体积表示一个数学积分,压力体内一定有流体。
(×)
19、恒定流一定是均匀流。
(×)
20、控制阀在工作时的实际流量,可以大于阀的额定流量。
(×)
21、控制阀的实际工作压力应小于或等于额定压力,一般不允许超过额定压力。
(√)
22、液压泵油压决定于外界负载。
(√)
23、雷诺数用来判断流体是层流还是紊流。
(√)
24、比例控制阀的被控制量与输入信号成比例连续变化。
(√)
25、密度与压力和温度有关,压力增加时,密度增大,温度增加时,密度减小。
(√)
26、由于压力为弹簧直接设定,直动式溢流阀一般当安全阀使用。
(√)
27、齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统,柱塞泵多用于高压系统(√)
三、简答题
1、描述热力学的状态参数有那些?
其中基本状态参数是哪三个?
单位分别是什么?
压力测量及计算中,环境压力、表压、真空度和测量压力的关系如何?
答:
描述热力学的状态参数有:
压力、温度、比体积、热力学能、焓和熵。
其中基本状态参数是:
压力、温度和比体积。
压力单位:
Pa帕斯卡,常用有:
兆帕、千帕。
温度单位:
K开尔文。
比体积单位:
m3/Kg。
关系:
绝对压力P=环境压力Pb+表压力Pe
绝对压力P=环境压力Pb-真空度Pv
2、热力学第一定律的实质是什么?
答:
热力学第一定律的实质是:
能量的守恒与转换。
热力学第一定是能量守恒与转换定律在热现象中的应用,确定了热力过程中热力系统与外界进行能量交换时,各种形态能量在数量上的守恒关系。
3、热力学第二定律的实质是什么?
答:
热力学第二定律就是描述热力过程进行方向、条件和规律,主要表征了热力过程的方向性。
4、试写理想气体的状态方程,并指出各个量的单位?
答:
理想气体的状态方程有:
1kg工质(实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质):
pv=RgT
mkg工质(实现热能和机械能相互转化的媒介物质称为工质):
pV=mRgT
1mol气体:
pVm=RT
nmol气体:
PV=nRT
R---通用气体常数,R=8.314J/(mol.K)
Rg---气体常数,单位为焦耳每千克开尔文。
M---摩尔质量,单位为千克每摩尔。
Vm---摩尔体积,单位为立方米每摩尔。
5、湿空气加热、冷却及冷却除湿工程中,温度、相对湿度、含湿量如何变化?
答:
湿空气单纯地加热或冷却时,压力与含湿量均保持不变,加热过程温度升高,相对湿度减小;冷却过程温度降低,相对湿度增大。
而在冷却除湿过程中,温度下降,含湿量减小,相对湿度不变。
6、流体粘度的大小用什么参数度量,它的大小与哪些因素有关?
答:
动力粘度。
和流体的种类、温度、压强有关。
7、流体力学描述流体流动的基本方程有哪些?
答:
连续性方程、定常流动的动量方程、能量方程(伯努利方程)、粘性流体总流的伯努利方程。
8、流体流动的能量损失可分为哪两种?
答:
粘性阻力造成的沿途损失和由局部阻力造成的局部损失两部分。
9、用雷诺数的大小可把流体流动状态分为哪两类?
答:
层流和紊流。
在工程实际中,临界雷诺数Re=2000.当Re≦2000时,为层流;当Re>2000为紊流
10、试分析室内暖气片的散热过程,各个环节有哪些热量传递方式?
以暖气片管内走热水为例。
答:
有以下换热环节及传热方式:
(1)、由热水到暖气片管道内壁,热传递方式为强制对流换热;
(2)、由暖气片管道内壁到外壁,热传递方式为固体导热;
(3)、由暖气片管道外壁到室内空气,热传递方式有自然对流换热和辐射换热。
四、计算题
1、弧形闸门,中心角
,宽度B=1m,如下图所示,水深H=4m,确定水作用于此闸门上的总压力P的大小和方向。
(10分)
解:
m;(1分)
(4分);
(4分);
总压力大小为80.99KN,
方向与竖直方向夹角75.5度。
2、一台逆流套管式换热器在下列条件下运行,传热系数保持不变,冷流体质流量0.125kg/s,定压比热为4200J/kg℃,入口温度40℃,出口温度95℃。
热流体质流量0.125kg/s,定压比热为2100J/kg℃,入口温度210℃,
(1)该换热器最大可能的传热量及效能分别是多少?
(2)若冷、热流体侧的对流换热系数及污垢热阻分别为2000W/m2℃、0.0004m2℃/W、120W/m2℃、0.0001m2℃/W,且可忽略管壁的导热热阻,试利用对数平均温差法确定该套管式换热器的换热面积。
解:
(1)确定换热器最大可能的传热量:
确定换热器的效能:
根据热平衡方程式确定热流体出口温度,即:
℃
确定换热器的面积:
对数平均温差:
℃,℃
℃
3、一蒸汽冷凝器,内侧为ts=110℃的干饱和蒸汽,汽化潜热r=2230,外侧为冷却水,进出口水温分别为30℃和80℃,已知内外侧换热系数分别为104,及3000,该冷凝器面积A=2m2,现为了强化传热在外侧加肋,肋壁面积为原面积的4倍,肋壁总效率η=0.9,若忽略冷凝器本身导热热阻,求单位时间冷凝蒸汽量。
解:
对数平均温差:
℃,℃
℃
传热系数
单位时间冷凝蒸汽量: