传热学试卷及答案.docx

传热学■学习指南

概念题

夏季在维持20°C的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22°C的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。试从传热的观点分析原因。

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。

利用同一冰箱储存相同的物质时，试问结霜的冰箱耗电量大还是未结霜的冰箱耗电量大？

导热系数的定义？

写出傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。

管内强制对流换热的强化机理和手段。

试简述强化凝结换热的原则和途径。

影响沸腾换热的因素有哪些？

空气横掠管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，面蒸气在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管束排数越多，换热强度降低。试对上述现象做出解释。

为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不显著，试分析原因。

热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大?为什么？

有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲

刷管束以冷却管内热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢?管.换成铜管.。.请你评价这.一方案的合理性.。

二、计算题

1.平壁与圆管壁材料相同，厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆管内表面积等于平壁表面积，如图所示，试问哪种情况下导热量大？

⑴平板(b)圆管

⑴平板

图1题1示意图

2.导热系数分别为人=0.08W/(m?K),人=0.03W/(m?K)的材料，其厚度分别为2mm和1mm,中间紧夹有一层厚度可以不计的加热膜.加热膜温度维持在60°C。材料1一侧维持在七=30°C的温度，材料2的一侧的温度t=20°C,表面传热系数h=50W/(m2.K)、气流相通，如图所示。假定过程为稳态，试确定加热膜所施加的热流密度大小。

A2=0,05W/(m-K)切=砒：J

A=50W/(m2-K)

门=泗

图2题2示意图

3.夏天，一置于室外的球形液氦罐，罐内液体温度保持在-196C。球罐外直径为2m，其外包有厚为30cm的保温层。由于某种原因，该保温材料的保温性能变差，其平均导热系数为0.6W/(m?K)。环境气温高达40C，罐外空气与保温层间的表面传热系数为5W/(m2.K)。试计算通过保温层的热损失并判断保温层外是否结霜？假定球罐外壁温与罐内液体温度相等。

di=2OCOnim

di=2OCOnim

图3题3示意图

4.一厚度为10cm的无限大平壁，导热系数为15W/(m-K)。平壁两侧置于温度为20C，表面传热系数为50W/(m2.K)的流体中，平壁内有均匀的内热源$=4x104W/m3。试确定平壁内的最高温度及平壁表面温度。

图4题4示意图

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5.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一维温度分布为：t=200-2000x2，式中t的单位为。C,x的单位为m。试求：

墙壁两侧表面的热流密度；

壁内单位体积的内热源生成热。

图5题5示意图

对于一有限大物体在第三类边界条件下发生的非稳态导热过程，试分别叙述：在BiT0，BiT3及Bi为中等大小三种情况下，哪一侧热阻对过程起控制作用？温度分布差异主要发生在哪一侧？

图给出极坐标系中二维、常物性、无内热源的非稳态导热体。试利用热平衡法列出节点(i，j)的离散方程式。网格划分如图所示。

图6题7示意图

如图所示为圆截面直肋的一维稳态、无内热源、常物性导热问题，试分别列出内节点m和端部节点M的离散方程式。已知圆截面直径为d。

图7题8示意图

9.如图所示，一等截面直肋，高为H=45mm,厚6=10mm，助根温度to=100°C,流体温度tf=20°C，表面传热系数h=50w/(m2.K)，肋片导热系数人=50W/(m-K)，设肋端绝热。将它分成四个节点。试列出节点2、3、4的离散方程式，并计算其温度。

图8题9示意图

如图所示，对横掠正方形截面棒的强制对流换热进行实验测定，测得的结果如下：

当u1=20m/s时，h1=50W/(m2-K)

当u2=15m/s时，h2=40W/(m2?K)

假定换热规律遵循如下函数形式：N广CRmPn，其中C，m，n为常数。正方形截而对角线长为l=0.5m。 " 'r

试确定：

形状仍为正方形但l=1m的柱体，当空气流速为15m/s和30m/s时的平均表