传热学补充题.docx
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传热学补充题
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tf1的热流体，另一侧为温度为tf2的冷流体；两侧对流换热表面传热系数分别为1h及h2；壁面温度分别为 tw1和tw2；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。
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tw1和tw2。
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tf1，对流换热表面传热系数为h1；X=δ处，流体的温度为tf2，对流换热表面传热系数为h2，且tf1>tf2。
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）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 2为42400w/m，如在壶底结一层水垢厚3mm，?
?
1w/m?
?
C，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25w/（m?
k），某一风速时，表面传热系数为65w/（m?
k），人体脂肪层的导热系数为/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？
。
221 8．野外工作者常用纸制容器烧水，设厚为的纸的?
?
/（m?
k）， 水侧沸腾换热h?
2400w/m?
k，容器用1100oC的火焰加热，火焰与纸面的h?
95w/m?
k，若纸的耐火温度为200oC，证明：
该纸制容器能耐火。
9．导热系数λ均为常数的三种不同材料组成的多层大平壁，壁内稳态温度分布如图。
（1）说明热流密度q1,q2,q3间的相对大小；
（2）说明导热系数?
A,?
B,?
C间的相对大小。
10． 用实验测定某平板材料的导热系数，已知试件的厚度是，表面 222积是,当实验达稳定时，测得通过试件的热量是1kw，两表面温度分别为40oC和90oC，中心平面温度是56oC，写出该材料的导热系数随温度变化的函数式?
?
?
0（1?
bt）。
11． 厚度为10cm的大平壁，通过电流时，发热率为3?
10w/m，平壁的一个表面绝热，另一表面暴露于25oC的空气中。
若空气与壁面之间的表面传热系数为50w/（m2?
?
C），壁的导热系数为3w/（m?
?
C），确定壁中的最高温度。
12．大平壁与圆筒壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆筒内表面积等于大平壁表面积，问：
哪种情况下导热的热流量大？
。
13． 焊接工人利用直径为3mm，长为，导热系数为40w/（m?
k）的焊 条进行焊接，焊缝表面温度为800oC，焊条周围空气温度为25oC，表面传热系数为4w/（m?
k），假定人手能承受的温度为60oC，问人手至少应握何处？
14．如图所示几何形状，假定图中阴影部分所示的导热体没有内热源，物 性为常数，且过程处于稳态，中心圆管内部表面温度保持t1不变，而方形边界处于绝热。
分析：
导热体分别用不锈钢和铜作为材料时，温度分布是否 一样？
15．如图所示轴对称图形，为一维稳态导热，侧面绝热，两端面分别保持 定温，设此物体无内热源，常物性，分析它在x方向的温度分布是附图哪种形状？
16．在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s。
从传 热学角度，你认为此值可信吗？
22 17．两块厚度为30mm的无限大平板，初始温度为20oC，分别用铜和钢制 成。
平板突然放入60oC流体中，且两侧表面温度突然上升到60oC，计算使两板中心温度均上升到56oC时，两板所需时间之比。
钢和铜的热扩散率分 别为?
10m/s和103?
10m/s。
18．某同学拟用集总参数法分析求解一维大平板的非稳态导热问题，为此他算出了Fo和Bi数，结果发现Bi数不满足集总参数法的条件。
于是他改用Fo和Bi数查线算图算出了答案。
你认为他的结果对吗？
为什么？
19．将初始温度为20oC的热电偶突然放入250oC的气流中，测得热电偶 的温度上升为80oC的时间为10秒钟，求热电偶的温度上升到180oC需多长时间？
20．一个直径的桔子暴露在温度较低的环境中，假设桔子的物性与 20oC的水相似，且平均表面传热系数h?
11w/m?
k，确定采用集总参数法预测桔子冷却过程中瞬态温度的可行性。
21． 钢球， 2?
62-62d?
5cm,t0?
450?
C,tf?
30?
C,h?
24w/（m2?
?
C）,Cp?
/（kg?
?
C）,?
?
7753kg/m,?
?
33w/（m?
?
C）,3 计算：
钢球冷却到300oC所需时间。
22．铜和混凝土在温度为22oC的房间中已放置很久，用手分别接触这两种 材料，问哪块材料使人感觉更凉？
设人手温度为37oC。
铜：
?
?
401w/m?
?
C,?
?
8933kg/m3,c?
385J/kg?
?
C,混凝土：
?
?
/m?
?
C,?
?
2300kg/m,c?
880J/kg?
?
C23． 3 无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为 t?
2y2cosx，说明该导热体在x=0，y=1处的温度是随时间增加而逐渐升 高，还是逐渐降低？
24． 一块无限大平板，单侧表面积为A，初温为t0，一侧表面受温度为t?
， 表面传热系数为h的气流冷却，另一侧受到恒定流密度的加热，内部热阻可忽略。
列出物体内部温度随时间变化的微分方程式。
设其它几何参数及物性参数为已知。
25．如图所示，一等截面直肋，高H=45mm，厚δ=10mm，肋基温度 t0?
100?
C，流体温度tf?
20?
C，h?
50w/（m2?
k），肋片 ?
?
50w/（m?
k），设肋端绝热，将它分成四个节点，列出节点2，3，4的 离散方程式，并计算其温度。
3 第五章~第七章对流换热部分 1．20℃的水以/s的速度外掠长250mm的平板，tw=60℃,求：
x=150mm处hx；
（2）全板平均h; （3）板单位宽度的换热量。
2．利用数量级分析的方法，对流体外掠平板的流动，从动量微分方程导出边界层厚度的如下变化关系式：
?
x?
1Rex3．空气自然对流换热实验：
测无限空间中水平热横管和空气间的自然对流换热的表面传热系数。
4．温度为25℃的空气，以7m/s的流速，分别横掠和纵掠外径及管长相同的两根水平管，已知水平圆管的外径d=50mm，长为1m，外壁温度为155℃。
求：
上述两种情况下，对流换热表面传热系数；
（2）解释所得计算结果。
5．一块高H=，宽b=500mm的平板，一个侧面绝热，另一个侧面温度维持为85℃,计算平板在下列三种布置位置情况下，与15℃的空气间的自然对流换热量。
竖直放置；热面朝上水平放置热面朝下水平放置。
6．空气，横向掠过叉排管束，管外径d=25mm，管子间距，S1=50mm，S2=，垂直于流动方向的横向排数N1=16，沿空气流动方向的纵向排数N2=5,管壁温度为60℃，空气进管束时温度tf=10℃，流出时温度tf\=20℃，，流速umax=5m/s。
求：
h;
（2）管束单位长度的对流换热量。
7．内径d=10mm ’的管内水流速 um?
/s,tf?
?
C,tw?
?
C,L?
100，计算h。
d8．水以/s的质量流量在内径d=的管内作受迫流动，管壁温度tw=90℃，进口截面水温tf=20℃，水被加热后离开时温度tf\=40℃，求管长l。
9.简要分析下列情况下，流体在管内受迫流动时h的大小弯管与直管；长管与短管； 同种流体受迫流过管径相同的管内； 不同流体以相同速度受迫流过管径相同的管内；同种流体以相同速度在管内受迫流动； 体积流量相同的同种流体，在周长相同的园管和扁管内受迫流动；流速相同的同种流体，在周长相同的园管和扁管内受迫流动10．有一双层玻璃窗竖放置，高H=，宽b=，两层玻璃间距δ=125mm， 4 ’玻璃温度：
内层tw1=20℃，外层tw2=10℃,试求通过玻璃窗的自然对流换热损失。
11．在tw 12．为什么冷凝器中管子多采用水平布置？
13．为什么垂直壁层流膜状凝结h理论值偏小？
14．空气横掠管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强；为什么蒸汽凝结时，沿凝液方向管排数越多，平均表面传热系数越小？
15．要增大卧式冷凝器的换热面积，采取以下哪种方案最好？
增大d；增加n；增长l。
16．响水不开，开水不响，原因何在？
17．水开了，处于沸腾过程的哪个阶段？
18．两滴完全相同的水滴在大气压下分别滴在表面温度为120℃和400℃的铁板上，哪块上的水先被烧干？
第八章~第九章辐射换热部分 1.微元面dA1，在单位时间内辐射给微元面dA2方向的全波长总能量为 d?
（?
?
），确定 辐射强度；辐射力；定向辐射力。
2．一黑体，表面温度为2500℃，求 ①辐射力；②辐射强度；③如在表面镀铝，辐射力成为?
10w/m，则其发射率为多少；④吸收率。
3.下列各式成立的条件是什么？
62
（1）E?
?
I;
（2）?
?
?
;（3）?
?
1?
?
;（4）?
?
?
?
。
4．两种材料A和B，哪种材料可用于太阳能集热器的吸热板？
5．估计A和B的发射率如何随温度而变化？
6．真空辐射炉，球心处有一黑体加热元件，指出①②③三处中，何处辐射强度最大？
何处定向辐射力最大？
7．夏天，在阳光下穿浅色衣服为好。
而在钢铁厂的高温车间，为什么工人们有的穿白色工作服，有的却穿深色工作服？
8.常温下呈红色的物体表示此物体在常温下红光的单色发射率较其它色光为高，你认为此种说法对吗？
为什么9．两相互平行的矩形表面，尺寸?
3m，相距，求两表面间角系数。
10．直径为D的球放在长L=D的正方形盒内，求X1,2及X2,1。
11．互相垂直但无公共边的两矩形平面A1和A2，求X1,2。
12．在厚度为60mm的金属板上有一边长为30mm的正方形通孔，求通孔内表 5 2面发射的辐射能投落到孔外周围环境的分额。
13．两漫一灰同心圆球壳之间插入一同心辐射遮热球壳，试问遮热球壳靠近外球壳还是内球壳时，球壳1、2表面间的辐射散热量更大？
第十章传热和换热器 1．一台传热面积为14m2的新换热器，刚投入使用时其传热系数为500W/m2?
?
C,热流体的进出口温度分别为150℃及40℃，冷流体的进出口 温度分别为20℃及110℃，对数平均温差修正系数为。
使用若干年后，因结垢使所能承担的热负荷下降了7%，热流体出口温度上升到48℃，冷流体出口温度下降到104℃，试求：
刚投入使用时热负荷值；垢阻值。
2．有一高为600mm，宽为30mm的垂直辐射采暖板在壁温为20°C的房间内保持温度为95°C，房间内空气温度也为20°C。
若平板的发射率为，求平板的散热量。
3．一管壳式蒸汽冷凝器，蒸汽压力为，饱和温度为100°C，汽化潜热r=2257KJ/kg,蒸汽流量为/s,蒸汽在管间流动，其冷凝对流换热系数为7000W/m.?
C。
冷却水在管内流动，进出口温度分别为10°C和60°C，与内壁面间的对流换热系数为5850W/m.?
C。
管为铜管且管壁很薄。
求：
传热量；传热温差；传热面积。
4．用进口温度为12°C，质量流量为18*10kg/h的水冷却从分馏器中得到的80°C的饱和苯蒸汽。
用顺流换热器，冷却段和冷凝段的传热系数均为980W/m.?
C。
已知苯的汽化潜热为*10J/kg，比热为1758J/，水的比热取4183J/kg..k，试确定将质量流量为3600kg/h的苯蒸汽凝结并过冷到40°C所需的换热面积。
5．90°C的水以/s的速度在外径，壁厚的铜管内流动，管子置于20°C的空气中，空气和管子外壁面间的h=/m.?
C,求单位管长的热损失。
2253226
面发射的辐射能投落到孔外周围环境的分额。
13．两漫一灰同心圆球壳之间插入一同心辐射遮热球壳，试问遮热球壳靠近外球壳还是内球壳时，球壳1、2表面间的辐射散热量更大？
第十章传热和换热器 1．一台传热面积为14m2的新换热器，刚投入使用时其传热系数为500W/m2?
?
C,热流体的进出口温度分别为150℃及40℃，冷流体的进出口 温度分别为20℃及110℃，对数平均温差修正系数为。
使用若干年后，因结垢使所能承担的热负荷下降了7%，热流体出口温度上升到48℃，冷流体出口温度下降到104℃，试求：
刚投入使用时热负荷值；垢阻值。
2．有一高为600mm，宽为30mm的垂直辐射采暖板在壁温为20°C的房间内保持温度为95°C，房间内空气温度也为20°C。
若平板的发射率为，求平板的散热量。
3．一管壳式蒸汽冷凝器，蒸汽压力为，饱和温度为100°C，汽化潜热r=2257KJ/kg,蒸汽流量为/s,蒸汽在管间流动，其冷凝对流换热系数为7000W/m.?
C。
冷却水在管内流动，进出口温度分别为10°C和60°C，与内壁面间的对流换热系数为5850W/m.?
C。
管为铜管且管壁很薄。
求：
传热量；传热温差；传热面积。
4．用进口温度为12°C，质量流量为18*10kg/h的水冷却从分馏器中得到的80°C的饱和苯蒸汽。
用顺流换热器，冷却段和冷凝段的传热系数均为980W/m.?
C。
已知苯的汽化潜热为*10J/kg，比热为1758J/，水的比热取4183J/kg..k，试确定将质量流量为3600kg/h的苯蒸汽凝结并过冷到40°C所需的换热面积。
5．90°C的水以/s的速度在外径，壁厚的铜管内流动，管子置于20°C的空气中，空气和管子外壁面间的h=/m.?
C,求单位管长的热损失。
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