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1、2005-2006学年第一学期期末考试题答案专业班级：储运03-班课程名称：传热学 第1页 共3页一、简答题（本大题18分，每小题3分）1、导热问题常见的三类边界条件（文字叙述或用数学式表达）。2、用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试 误差。3、强化膜状凝结换热的基本原则及实现方法是什么？ 4、写出两个同类现象相似的条件。5、简述角系数的定义及性质6、实际物体发射率的定义二、计算题（本大题60分，每小题12分）1、某房间墙壁（从外到内）由一层厚度为240帅的砖和一层厚度为2。幽秫的灰泥构成。冬季外壁面温度为 lc，内壁面温度为18C时。求通过该墙
2、体的热流密度是多少？两层材料接触面 的温度是多少？已知砖的导热系数a = ，灰泥的导热系数立=“5所此版技）。2、热电偶的热接点近似认为是直径0.5衡妣的球形，热电偶材料的 =的30想/幽L心=M，乳=2网。热电偶初始温度为25C，突然将其放入120C的气流中,热电偶表面与气流间对流换热的表面传热系数技=95附lm K,试求热电偶的过余温度达到初 始过余温度的1%时所需的时间为多少？这时热电偶的指示温度为多少？ 3、一大车间中有一横置管 道，长为5m，直径为119mm，表面温度为127C，发射率（黑度）为0.6，房间墙壁温度为27C，求其 辐射换热量是多少？4、用一裸露的热电偶测试圆管中气流的
3、温度，热电偶的指示值t1=170C。已知管壁温度tw=90C， 气流对热接点的表面传热系数为h= 50W/ （m2K），热接点的表面发射率=0.6。试确定气流的真 实温度，测温误差，并简要说明如何减小误差。5、换热器中热流体由300C冷却至150C，而冷流体由50C被加热至100C。该换热器的总换热量为2 25xW，已知传热系数琢同幻，试计算逆流时的对数平均温差，加热器所 需的面积？三、综合题（本大题22分）有一架空蒸汽管道，管道内径为中=300mm，管壁厚度5mm，其导热系数为36 W/（mK）。外包有入b=0.04 W/ （mK）的保温材料，厚度为40mm，管道内流有130C的干饱和蒸汽，
4、流速为41m/s ；管道外空气风 速为0，温度为10C。备注：（1）管内流动的对流换热实验关联式Nu = O.O23ReBPr04（2）管外横掠的对流换热实验关联式Nu = 0.174 Re06（3）管外自然对流换热实验关联式羽= 0.5（Gf泸4中的 t=5C。以上三式定性温度均取流体已知温度。（4）空气的热物性：Cp (kg/m3)Cp(kJ/ kgK)AxlO2W/(mK)Pr10C1.2471.0052.5114.160.705（5）干饱和蒸汽热物性Cp (kg/m3)Cp(kJ/ kgK)W/(mK)方1（妒仆）Pr1301.4952.1762.768.801.04求：1、管内对流换
5、热的表面传热系数。（7分）2、管外的对流换热的表面传热系数。（7分）3、每m蒸汽管道的总热阻及总传热系数。（4分）4、每小时每米蒸汽管道的散热量。（4分）2005-2006学年 第3学期传热学课程期末考试试卷（A卷）答案及评分标准本试卷共三道大题，满分100分。一、简答题（本大题18分，每小题3分）1、导热问题常见的三类边界条件（文字叙述或用数学式表达）。答：第一类边界条件，已知任何时刻物体边界面的温度值；稳态，如=常量；非稳态，“）（1分）第二类边界条件，规定了边界上的热流密度值；稳态，纨=常量；非稳态，dHT）（1分）第三类边界条件，规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数放及周围流体温
6、度4。-h =虹-）t、5稳态，龙和为常数；非稳态，和可为时间的函数。（1分）2、用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试 误差。答：通过肋壁计算式可知减小测试误差即减小肋顶端过余温度，由此可采取以下措施减小测试误差。选用导热系数更小的材料做套管；（0.5分）尽量增加套管高度，并减小壁厚；（1分）强化流体与套管间的换热；（1分）在储气筒外包以保温材料。（0.5分）3、强化膜状凝结换热的基本原则及实现方法是什么？答：基本原则：尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度；（2分）实现方法：包括用各种带有尖锋的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从
7、换热表面上排泄掉。（1分）4、写出两个同类现象相似的条件。答：单值性条件相似，同名已定准则相等。（3分）5、简述角系数的定义及性质X答：定义：表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数，记为 顷。（1.5分）性质：（1）相对性，（2）完整性，（3）可加性（1.5分）6、实际物体发射率的定义E=答：实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值称为实际物体的发射率，艮。（3分）二、计算题（本大题60分，每小题12分） 1、某房间墙壁（从外到内）由一层厚度为24。吹s的砖层和一层厚度为20欧幽的灰泥构成。冬季外壁面温度为一 10 C，内壁面温度为18C时。求通过该墙体的热流密度
8、是多少？两层材料接触面的温度是多少？已知砖的导热系数灰泥的导热系数解：令砖层为1层，灰泥层为2层。外壁面为1，内壁面为2，中间接触面为3。=（她 = 18-（TO） = 46 5所赫近 + 但0 24 | 0 02 0.543 + 0.0345 0.5770 %0.70.58（6分）lvl . IT oT（5分）= 15.25、相C（1分）2、热电偶的热接点近似认为是直径0.5的球形，热电偶材料的户=游30施/妒，= 俺 茂，A = 2W!m-K。热电偶初始温度为25C，突然将其放入120C的气流中， 热电偶表面与气流间对流换热表面传热系数肱=9叫应卫，试求热电偶的过余温度达到初始过余温度的1
9、%时所需的时间为多少？这时热电偶的指示温度为多少？20g竺=空空虹=1.5履.1解： 只2可以采用集总参数法。（4分）=将（_业生了）二 .01pcV（4分）&Z-120 z 95x4x3.14x(0.25xl0-3)2、 一 =exp(-r) = 0.01免 25-120S930x400x-x3.14x(0.25xl0-3)33(2 分)”14如（1 分）3、一大车间中放有一横置管道，长为5m，直径为119mm，表面温度为127C，发射率（黑度）为0.6, 房间墙壁温度为27C，求其辐射换热量是多少？解：此题可以看成一小物体（横置管道）放在一大空间内（大车间）的两灰表面之间的辐射换热问题。（
10、2分）（6分）=5.67 xlO x3.14x0.119 x5x0.6(l27+ 273)4 -(27+ 273)4(3分)（1 分）4、用一裸露的热电偶测试圆管中气流的温度，热电偶的指示值t1=170C。已知管壁温度tw=90C， 热接点的表面发射率=0.6，气流对热接点的对流换热表面传热系数为h= 50W/ （m2K）。试确定 气流的真实温度，测温误差，并简要说明如何减小误差。解：-瑞）=姒的F（4分）0.6x5.67x104=50 伍170)(4分)= 184.4 八OC(1 分)昭卜叫硕1S4.4%=7.8%（1 分）减小误差的方法：减小辐射换热，可在热电偶位置加遮热套管；增加对流换热
11、表面传热系数，采取抽气式遮热罩。（2分）5、换热器中热流体由300C冷却至150C，而冷流体由50C被加热至100C。该换热器的总换热量为emeu依，已知传热系数，试计算逆流时的对数平均温差，加热器所需的换热面积？A/ = 4- 11 = 300-100 = 200解：C（2分）& | = 1|-| = 150-50 = 100C（2 分）At= .,或InWW 200-100 一 = 144 3 1 200InC（4 分）100甲（3分）（1分）三、综合题（本大题22分）有一架空蒸汽管道，管道内径为中=300mm，管壁厚度5mm，其导热系数为36 W/（mK）。外包有入b=0.04 W/ （
12、mK）的保温材料，厚度为40mm，管道内流有130C的干饱和蒸汽，流速为41m/s ；管道外空气风 速为0，温度为10C。1、管内对流换热表面传热系数。（7分）? r _ pit pO-8 pO-4解：管内流动的准则关联式,F （1分）如=13成。iTp = A95kg!m,Cp = 2.176灯/建*以= 2.76x1沪矩/酬.枝由=8.软 1/必= 1.Q4（1分）hdndNu =,Re =Au（41 x n 7 V*A = 0.023x xl.O404 =1723.8物.裁10勺瓦逐.寿1723.8x2.76xW2（5分）d 032、管外的对流换热表面传热系数。（7分）1视二0.5（如即
13、解：管外自然对流准则关联式七 （1分）定性温度为管外流体温度10C/7 = 1.247/ = 1.0057/= 2.51x10-2/ l? = 14.16xlO2/s?Pr = 0.705a 9.8xJ(0.3 + 0.01 + 0.08?x5(14.16x10)1彳= 32.33A = 0.5xf2.33xl07x0.Gr =空&梅=E*一=2.33X107(1分)成32.33x2.51x10-=2_ogjy/0.39（5分）3、每m蒸汽管道的总热阻及总传热系数。（4分） 解D 11 | 为 1 i 四 1R =+In +In +服内 2双ad1d2 服衣110.311, 0.39=+In+In+3.14x0.3x158.6 2x3.14x360.3 2x3.14x0.04 0.31 3.14x0.39x2.08=0.00669 + 0.000145 + 0.9139 + 0.3926= 3KiW（2分） = 1 = = 0.76R 1.31（2分）4、每小时每米蒸汽管道的散热量。解：g =0.76x(130-10)x3600 = 328.32（4分）
