2010级建环传热学复习题（教师用）

一. 填空题

1.热传递的基本方式有三种，即__________，______________和__________________。 热扩散率a表征的物理意义是___________________________________________________。 2.已知长度为l的三层圆筒导热，内侧流体tf1，h1,外侧流体tf2，h2； 由内至外，直径为d1, d2, d3, d4, 三层材料导热系数分别为??，??，??。，内、外壁面的温度分别为tw1,tw2，求：

⑴ 其热阻分析网络图为 ； ⑵ql?(tf1?tf2)()； ?；

⑶ ql?(tw1?tw2)(⑷ ??ql()。

)3.采用导热系数不同厚度相同的两层保温材料给管道保温，为了尽量减少热损失, 应将保性能 (好或坏) 的材料靠近管壁布置。

4.根据流体流动的原因不同，可将流动分为 和 。 5.写出下列准则数的定义式：

Nu= ?? , Re= , Gr = , Pr= 。

6.光滑圆管内受迫紊流换热可用公式Nuf= 0.023 Ref0.8 Prf0.4 (tw>tf )。试说明：⑴ 公式的定型

尺寸为：圆形管 ，非圆形管 。⑵ 定性温度为 ； ⑶ 公式的应用范围 （ 紊流或层流？长、短管？直、弯管？） ⑷提出二种增强管内受迫紊流换热 。

7.任何物体只要其温度（T K）大于 （K），都在不断地发射热射线。

8.在两块相互辐射的平行平壁中插入一块遮热板, 可使辐射换热量 （增大或减小）；且遮热板表面的发射率愈大, 则遮热效果愈 (好或坏)。 9.对灰表面，其表面有效辐射为 和 之和。

10.辐射换热的平均角系数的两个重要特性是 和 。

11.一厚度为30mm的无限大平壁，其稳态温度分布为t?200?2000x （℃），平壁材料

1

2导热系数为50W/（m·K），则平壁一侧处的热流密度为_______________________________； 平壁另一侧处的热流密度为__________________________________。

12.影响半无限大物体温度波衰减的主要因素是 、 和______________。

13.对流换热微分方程组包括_________________________、___________________________、___________________________和___________________________等微分方程式。

14.当具有粘性且能润湿壁的流体流过壁面时，其流场可分为_________区和_________区。边界层内的流态可分为_________________和____________。

15.判别现象相似的三个条件是__________________________、_________________________和________________________________。

16.大空间沸腾换热时，随着沸腾温差?t的变化，形成三种沸腾状态，即_______________________ ,____________________和________________________________。 17.基尔霍夫定律最基本的表达式是??,?(T)???,?(T)，对漫射表面，该式可以简化为 ______________________，对灰表面，该式可以简化为__________________，对漫射灰表面，该式可以简化为______________________________。 18.有一灰表面，面积为A，发射率为

?，温度为T，则其辐射表面热阻为

_____________________、能够发射的辐射能为________________________。

19．有两个非凹黑体表面，面积分别为A1,A2，角系数为X1,2或X2,1，能够发出的辐射能分别Eb1,Eb2，则此两表面之间的空间辐射热阻为_____________________，辐射换热量

?1,2?__________________。

20．写出角系数的三个性质及其表达式，即________________________、

_________________________________和______________________________________。 21．有一肋壁，其无肋侧光壁面积为A1，肋片一侧的总面积为A2（包括肋片面积和肋间面积），则肋化系数??____________________________________。

2

22． 蒸汽遇冷壁面凝结的两种形式为______________和_______________________。

'\'23．已知一个回热器的热、冷流体进、出口温度分别为t1?90℃，t1?50℃，t2?10℃，

\t2?30℃。则该台回热器的

ε为____________。

二、简答题

1.试证绝热边界面上的节点(i,j)的温度离散方程为：

ti,j?1?ti,j?1?2ti?1,j?4ti,j?0

2. 试分析保温瓶胆的热量散失途径，并指出在制造瓶胆时采用了哪些措施来减少热损失。 3. 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。 4. 为什么珠状凝结表面传热系数要比膜状凝结大？不凝性气体对凝结换热强弱有何影响？ 5. 热辐射与导热和对流相比具有哪些特点？

6. 写出Bi数的表达式，说明其物理意义；并简述集总参数法的基本思想。 7.写出Nu,Re,Gr数的表达式，并简述其物理意义。 8.Nu,Bi数的区别在哪里？

9.写出Fo准则数的表达式，并简述其物理意义？

（提示其物理意义：表示非稳态导热过程的无量纲时间。）

10. 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶却安然无恙。但一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏，试从传热学的观点分析这一现象。

11. 13.什么叫临界热绝缘直径？临界热绝缘直径与材料的导热系数有何联系？ 12. 增强传热的最有效措施应从何处入手？有哪些可行的增强传热的方法？

13..削弱传热的基本途径是什么？试举5个削弱传热的措施，并用传热学理论简要说明其原理？

14.热辐射与导热和对流相比具有哪些特点？

窗玻璃对红外线几乎是不透过的，但为什么隔着玻璃晒太阳却使人感到暖和? 15.为什么太阳灶的受热面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做成黑色？

3

16.黑体具有什么样的性质？

17.与固体、液体的辐射相比，气体辐射有何特点？ 18.为什么大气中的CO2含量增加，导致地球气温升高？ 19.为什么同样是–6℃的气温，在南京比在北京感觉要冷一些？

20.什么是沸腾换热的临界热流密度？为什么有些换热设备需在加热热流密度低于临界热流密度下工作？

三、计算题

1.有一气体冷却器，气侧表面传热系数h???75 W/(m2?K)，壁面厚? = 3mm，导热系数?? =46.5W/(m?K), 水侧表面传热系数 h2=6000W/(m2?K)。试计算每个环节的热阻；传热过程的传热系数；并指出此时为强化传热应当从哪个环节着手？

2某房屋外墙厚?=360mm，墙的导热系数?? =0.61W/(m?K)。室内温度为tf1?20℃，室外温度为tf2??10℃，内、外墙面与空气之间的表面传热系数分别为h??80W/(m2?K)和h2=120W/(m2?K)，并已知墙高2.8m，宽3m。试计算每个环节的热阻，传热过程的传热系数k，墙的散热量?及墙的内外表面温度tw1和tw2，并画出热阻网络分析图。

3.一蒸汽管道的保温层外包了油毛毡，外表面温度为60℃，发射率??0.93，外径为0.25m。该管道水平地穿过室温为20℃的房间，在房间内长度为6m。试计算该蒸汽管道在该房间内的：

（1）自然对流表面传热系数及自然对流散热量； （2）辐射表面传热系数及辐射散热量；

（3）总表面传热系数及总散热量。

附录一 ：水平管外自然对流换热准则关联式：Nu?C(Gr?Pr)，定性温度取边界层平均温度。C,n

取值见下表。 Gr?Pr 104 ~ 107 107 ~ 1012

nC 0.48 0.125 n 0.25 1/3 4

t(℃) 20 30 40 100 100 ?998.2 995.7 992.2 958.4 958.4 3c [kJ/(kg.K)] 4.183 4.174 4.174 4.220 4.220 ??102 [W/m.K] 59.9 61.8 63.5 68.3 68.3 ??106 [kg/(m.s)] 1004 801.5 653.3 282.5 282.5 ??106 (m/s) 1.006 0.805 0.659 0.259 0.259 2Pr 7.02 5.42 4.31 1.75 1.75 (kg/m) 附录二：空气物性 ：t =40℃， ? = 0.0276W/(m2?K) ，?=16.96×10-6 m2/s ，Pr=0.699 t= 20℃， ? = 0.0259W/(m2?K) ，?=15.06×10-6 m2/s ，Pr=0.703

4.水以0.6kg/s的流量流过内径为25mm的长直管，管子的壁温为100℃，水从20℃加热到40℃，试确定水对管子内壁面的传热系数及所需的管长。 （定性温度取管子进、出口处的平均温度，即：tf?t'f?t\f2）

附录一：当Ref?104~1.2?105,prf?0.7~120时，管内流动换热实验关联式为：

0.80.4??fNu?0.023RefPrf????w????0.14

附录二：水的热物性参数如下表：

5. 一台套管式换热器，在下列条件下运行，传热系数保持不变：冷流体

M2?0.20kg/s，c2?4180J/(kg?K)；入口温度40℃，出口温度95℃。热流体 M1?0.25kg/s，c1?2100J/(kg?K)，入口温度200℃。试求：

(1) 最大可能传热量? (2) 效能?

(3) 为减少面积，换热器应按顺流还是逆流方式运行?这两种方式下传热面积之比为多少?

6.试用??NTU法求蒸汽-空气加热器的出口温度、平均温差及换热量。已知空气的质量流量M2=8.4kg/s，t2?2℃，加热器面积A?52m2 ，加热蒸汽为3?10Pa绝对压强干饱和

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