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1、一、名词解释（共4小题，每小题2分，共8分）。1保温材料：把导热系数小的材料称为保温材料。2普朗特数：动量扩散能力与热扩散能力的一种量度3辐射力：单位时间内单位表面积向其上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波氏范围内的能量称为辐射力4换热器的污垢热阻：换热器运行一段时间后，换热面上常会积起水垢，污泥，油污，烟灰之类的覆盖物垢后，有时 还由于还热面与流体的相互作用发生腐蚀而引起的覆盖物垢层，所有这些垢层都表现为附加的热阻，就叫做污垢热阻。二、填空题（共8小题，17个空，每空1分，共17分）。1规定边界上的热流密度为常数，属于第 二类边界条件。2在非稳态导热的两个阶段中，主要受初始温度分布影响的是
2、阶段。3对流传热的影响因素归纳起来有五个方面，分别是 流体流动的起因 、流体有无相变、流 体的流动状态、 换热表面的几何因素、流体的物理性质。4格拉晓夫数描述的是 浮升力 与 粘性力之比的一种度量。5工业应用中实现的凝结形式是膜状 凝结。工业应用沸腾换热时，一般设计应用的是 核态 沸腾。6黑体定向辐射强度在空间不同方向是 均匀 分布的，辐射能量在不同空间方向是 不均匀 分布的。（填均匀 或不均匀）7物体表面的有效辐射包括自身辐射和。8在三种基本传热方式中，传热强化集中在 对流传热和辐射传热，而传热过程的削弱主要通过导热环节进行。三、选择题（共10小题，只有一个正确选项，每题1.5分，共15分。
3、）12345678910CADBCAABBD1其它条件相同时，等截面直肋片的肋高越大，肋片效率A）越大 B）不变C）越小D）不确定2现用一热电偶测气体温度，气体流速为20m/s,表面传热系数为591W/m2 K,热电偶接点直径0.9mm，密度为 8332kg/m3，定压比热为188 J/kg K，导热系数为51 W/m K,其时间常数为。A） 0.39B）1.19C）2.56D）0.843下图为一二维域的网格图，两个方向网格间距均为dx,已知边界热流密度为q，导热系数为4,内热源为， w点温度t的热平衡式为。A）13B）6C）13D）16一 一 m,nc c3dx2 2dxq2。一 1,n +
4、2.+1+1+0+1,n + +dx 2 m 一 1,n + 0 ,n+1 + ),n1 + )+1,n + 2X +dx2 史 2dxq )2 + fm,n+1 +m,n-1 +m+1,n + 2人+人 JI c3dx 2 O 2dxq2tm-1,n + 2m,n+1 +tm,n-1 +tm+1,n+4下列关于边界层的说法正确的是A)B)C)人w.m.n+1m-1n m,nA J Bq. wqw二.3题图qw外掠平板对流传热中，边界层边缘处流体的温度等于来流温度的99% 水外掠平板流动时，热边界层与速度边界层厚度相当热边界层内流体温度沿流动方向有很大的温度梯度5水流过壁温为40C、内径20m
5、m、长5m的直管， 吸收的热量为 W。A） 25120B）125.6C) 22859D）湍流边界层中流体为湍流流动温度从25C升高至35C，表面传热系数为8000W/ m2 K,D) 114.3则水6流体外掠叉排管束时，18排的管束表面传热系数10排的管束表面传热系数（其它条件相同）。A）大于B）小于C）等于D）不确定7其它条件相同时，水平管外凝结平均表面传热系数竖直管外凝结平均表面传热系数。A）大于B）小于C）等于D）不确定8温度为800K不透射的灰表面，其黑度为0.4，问：对于来自900K的黑体辐射源，其反射率是。A） 0.4B） 0.6C）1D）09为增强遮热罩的隔热效果，应选择反射率、
6、导热系数 的材料制作遮热罩。A）大 大 B）大小 C）小小D）小 大10换热器中流体通过换热器后，可能经历的最大温差是。A）大热容量流体的进出口温差B）小热容量流体的进出口温差C）冷热流体的出口温差D）冷热流体的进口温差四、（11分）直径（外径）为57mm的管道，管道内表面温度120C，外表面温度为100C，将它用导热系数为0.071 W/m .K的石棉硅藻土材料保温。保温后保温层外表面温度不超过40C，每米管道最大热损失不超过70W，试计算（1） 画出该导热问题的热阻图；（2）求保温材料至少有多厚？五、（16分）已知：假设把人体简化为直径为30cm、高1.75m的等温竖柱体，其表面温度比人体
7、体内的正常温度 低2C。不计柱体两端面的散热，人体温度37C，环境温度15C。求：该模型位于静止空气中时的自然对流换热量。 附：等温竖壁面自然对流实验关联式为Nu = C（GrPr），特征长度取壁面高度，定性温度取壁面温度与环境温度的平均。 C、n取值见下表1.空气参数见表2.竖圆柱与竖壁面采用同一关联式的前提是-2 里。不计辐射。H Gr 0.25温度XX102 (W/m K)uX10s (mZs)Pr102.5114.160.705202.5915.060.703302.67160.701402.7616.960.699Cn适用Gr范围0.591/41.43X1043X1090.02920
8、.393X1092X10100.111/32X1010表1表2空气物性参数表解：t = 37 - 2 = 35C, t =15C定性温度为t =主15 = 25C(1分)m 22查表2得物性参数为入二(0.0259+0.0267) /2=0.0263 W/m K(1 分)u =(15.06+16) /2X10-6= 15.53X10-6m2/s(1 分)Pr= (0.703+0.701) /2=0.702(1 分)a =1/(273.15+25)=0.0034(1 分)Gr = gH = * x。.，34 x (35-15) x 1.7* =德 乂 心。s(15.53 x10-6 少（2分）查
9、表 1, C=0.0292, n=0.39(1 分)Nu = 0.0292(Gr Pr)0.39 = 0.0292 x (1.48x 1010 x 0.702)0.39 = 235.43(2 分)h = Nu x 人 / H = 235.43 x0.0263/1.75 = 3.54W / m2 - K(2 分)中=h兀 dH(t -1 ) = 3.54x3.14x0.3x 1.75x (35-15) = 116.7W(2 分)d _=0.3/1.75 = 0.171验证：H3535，满足H g30去此题可采用竖直壁面关联式。(2分)=0.1Gr0.25(1.48x1010)0.25六（21分）
10、有一圆柱体，如图示。表面1温度T1=277C，发射率 1=0.8，表面2 温度T2=2C，发射率2=0.4，圆柱面3为绝热面，角系数X3=0.308.求：（1）画 网络图；（2）表面1的净辐射损失；（2）绝热面3的温度。乩凸 LJ2 A 2R13J3R232) A = A2 = 3.14x0.62/4 = 0.2826m2A3 = 3.14 x 0.6 x 0.3 = 0.5652 m 2角系数：X13 = A3 X 31/ A1 = 0.5652 x 0.308/0.2826 = 0.616X 12 = 1 - X 13 = 1 - 0.616 = 0.384X 23 = 1 - X 21
11、= 1 - 0.384 = 0.616表面热阻:R = -1 = - =0.8846m -2181 A10.8 x 0.28261-81-04R =2 = 5.3079m -22 8 2 A20.4 x 0.282611空间热阻：R = 5.7444m-213 X A 0.616 x 0.2826R = 9.215m -212X 12 A10.384 x 0.2826总热阻:R23=5.7444m -2X 23 A20.616 x 0.2826% + R2 = 0.8846 +R R + R12132319.215 + 5.7444 + 5.7444+ 5.3079 = 11.306m -2净
12、辐射热损失：=430.23W5.67 x10-8 x (277 + 273)4 (2 + 273)411.306（3）表面1有效辐射:J = E1 - 01 x R1= 5.67 x 10-8 x 5504 430.23 x 0.8846 = 4807.8W表面2有效辐射:表面3有效辐射:表面3表面温度:J2 = E22 + O1 x R2 = 5.67 x 10-8 x 2754 + 430.23 x 5.3079 = 2607.9WJ = Q = 4807.8 + 2607.9 = 3707.9W32T=1= J 3707.9 = 505.7K3 4 5.67 x 10 -845.67 x
13、 10-8七、（12分）一卧式蒸汽冷凝器采用1-1壳管式换热器，冷凝蒸汽量qm1=1000kg/h，从干饱和蒸汽凝结为饱和水。蒸 汽温度t=100C，汽化潜热r=2257kJ/kg。冷凝管为n=30根、直径d=20mm的薄壁光滑铜管（导热热阻不计）。已知冷 却水流量qm2=20000kg/h，进口水温t2=20C，水侧表面传热系数h.=3015 W/m2 . K。冷凝侧ho=160000W/m2 . K，污垢 热阻为R=2X10-4 m2 . K /W。水比热cp=4.17kJ、kg . K。求冷凝管长度。解：传热系数为:k = 一1=1= 1859W / m2 K+ + R 1 + - + 2 x10-4h h 160000 3015总传热量：O = 1000/3600x 2257 626.9kW0626.9水侧出口温度为：t2 = t2 + 20000/3600x4.17 = 20 + 20000/3600x4.17 = 47.1 C平均温差为：At = 土土臭2 (100-20)耙%牌=65.5CJ血(100 20)(t; t;)(100 47.1)5.15=2.73m兀 dn 3.14x 0.02 x30传热面积为：A k Atm换热管长度为：l=-A626.9 x100 =5.15 皿1859 x 65.5
