发布时间 : 星期六 文章传热学复习题(0908)更新完毕开始阅读44e606dda58da0116c1749d5
热能工程专业复习题解答
热能工程专业传热学复习题
一 简答题
1 导热系数和热扩散系数各自从什么地方产生？它们各自反映了物质的什么特性？并
指出它们的差异？
2 不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗？热流线为什么与等温线垂直？
3 流体中的热量传递过程 是热对流还是热传导？试对流体中的传热机理加以描述？
4 非周期性的加热或冷却过程可以分为哪两个阶段，它们各自有什么特征?
5 什么是非稳态导热的集总参数（集中热容）系统？将实际导热物体视为集总参数系统的条件是什么？
6 时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体导热过
程中的时间常数是不是不变的？
??2t?2t???2t???t??t?t??t?7 指出?cp?u?v????2?2?和?cp??u?x?v?y???????y2??方程哪一个是边?x?y?x?y????????界层能量微分方程？它是在什么条件下导出的？它有什么主要特征？
8 写出对流换热过程中的无量纲准则Re数、Pr数、Pe数和Gr数的物理量组成，指出它们各自表示的物理意义？并指出Nu数与导热过程中产生的Bi数的差别？
9 对流换热问题的支配方程有哪些?将这些方程无量纲化我们能够得出哪些重要的无量纲数（准则）?你能指出这些准则的物理意义吗?
10 响膜状凝结换热的其他一些影响因素是什么？指出它们分别是如何影响凝结换热过程的？
11 在液体沸腾过程中一个球形汽泡存在的条件是什么?为什么需要这样的条件?
12 什么是辐射表面之间的角系数? 在什么条件下角系数成为一个纯几何量？
13 什么叫黑体、灰体和白体？它们分别与黑色物体、灰色物体和白色物体有什么区别？
14 表述黑体辐射的兰贝特定律。试问，实际物体是否满足兰贝特定律？在什么条件下
灰体可以满足兰贝特定律？
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15 在深秋晴朗无风的夜晚，草地会披上一身白霜，可是气象台的天气预报却说清晨最
低温度为2?。试解释这种现象。但在阴天或有风的 夜晚，（其它条件不变）草地却不会披上白霜，为什么？
二 分析题
1
积分傅里叶定律表达式，推导出常物性、无内热源空心球壁的稳态导热热流量的计算式（设球壁的内外壁面温度已知）。
r1 r2 2 一块无内热源的大平板在稳态导热时的温度场如图
所示。试分析该平板的导热系数是随着温度的增加而增加，还是随着温度增加而减少？试写出导热系数随温度变化的近似表达式。 3
d2?导出等截面直肋片的导热微分方程2?m2??0，并
dx分析题1附图
4 有流体沿着一大平板流动，已知流体流速为u∞，流体温度为T∞,平板温度为Tw，画出给定条件下在壁面形成的速度边界层和热边界层的示意图，并画出x处的速度和温度的变化曲线。
T∞ u∞ T∞ u∞ 求出在其端部绝热条件下的温度分布表达式，同时画出其温度分布的示意图。 Q T1 T2
分析题2附图
0 x （a）Pr<1
x
0
x x (b) Pr>1
分析题4附图
5 已知流体管内流动换热的计算公式为Nu?0.023Re0.8Prn，试分析：⑴管径缩小一半
而流速不变时，换热系数增加多少？⑵流速增加一倍而管径不变时，换热系数又增大多少？
6 画出大容器沸腾换热过程中热流密度随过热度的变化曲线(控制壁温加热用实线控
制热流加热用虚线)，同时指出沸腾的几个主要区域，并分析设计控制热流加热过程应注意的问题。
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7 求表面1对表面4的角系数X1,4的表达式(已
知各表面面积A1、A2、A3、A4，以及X1+2，3+4；
X1+2，3；X2，3+4；X2，3)。
1 2 3 4
8 一半球形真空辐射炉，球心处有一个尺寸不
大的圆盘形黑体辐射加热元件，如图所示。试指出图中A、B、C三处中何处辐射强度最大？何处辐射热流密度最大？
9 有三种材料，其单色吸收率的变化分别如图所示，请
在图中分别表示出可以将其视为灰体的波长范围。
α
λ
分析题7附图
A B C
3 分析题8附图
1 0 分析题9附图 λ 2
三 计算题
1 直径为57mm的管道，管道外表面温度为100?，将它用导热系数为0.071W/(m.℃)的石棉硅藻土材料保温。保温后保温层外表面温度不超过40?，每米管道最大热损失不超过70W，试问该保温层材料至少有多厚？
解：已知 t1=100℃ t2=40℃ ?＝0.071 W/（m??）r1=0.05m 。
由热流计算关系式q1?2???t?t?， r212lnr1得
lnr22???t1?t2??r1q1解出r2，因而有?=r2-r1 。
2 有一长圆柱体，其导热系数为25W/(m?),直径为30mm,长为500mm。当对其通以P=100W的电功率后测得圆柱体表面的稳定温度为40?。试计算圆柱体的中心温度和表面热流密度。（含内热源长圆柱的温度分布：t?tw?qv2rw?r2） 4???共4页 第 3 页
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解：由圆柱体中心温度的计算式：tc?qv2Prw?tw，以及由题意qv?2，可以得出tc。 4??rwL再由热流密度计算式q?qvr可以得到qw.
23 将初始温度为80?、直径为20mm的紫铜长棒突然被横置于空气温度为20?、流速
为12m/S的风洞之中，5分钟后紫铜棒温度降到34?。试计算此时空气和紫铜棒之间的换热系数。已知紫铜棒的物性为：ρ=8954kg/m3,c=383.1J/(kg?),λ=386W/(m?)。
解：将紫铜棒视为一个集总参数系统，那么有其温度随时间的变化关系：
?????F?cV??cV?e,两边取对数得，?n???,解出????n,?i?i?cV?F?i?F式中??T?Tf,?i?Ti?Tf。最后核算毕殴数是否满足集总参数系统的条件。
4 进口温度t′f=20?的空气，在内径d1=12mm、壁温 tw=200?直管内流动，进口处空气
的平均流速u=25m/s .试计算出口处空气温度t″ f=60?时所需的管长。设管内流动
换热计算公式为Nuf?0.023Ret'f?t'f'20.8fPr(0.4fTfT?)0.5。
解：tf??20?60?40? 查得空气物性值：?=0.0276[w/(m??)] 2ν =16.96?10-6[m2/s] cP=1005[J/(kg??)] ρf =1.128[kg/m3] Prf =0.699
计算流速u，计算雷诺数Re并判别流动状态。 计算Nu，与换热系数α
?由热平衡：??diL(t??tf)?di2u?cp(t\f?t'f)
4解得管长 L并计算 L/d 查得 ?L 实际管长L'=?LL。
5 冷却水在内径dI =20mm, 壁温tw =40?、长L=1.5m的冷凝器管内流动。冷却水的入
口温度tf′=17?、出口温度tf″=23?，求冷却水的平均流速及管子的热流密度。今查得水的物性值：?f =0.599w/(m??)，Pf =998.2 kg/m3，νf =1.006?10-6 m2/s，cp =4183 J/(kg??)，?f =1004?10-6 kg/( m??)，Prf =7.02，?w=653.3?10-6kg/(m?s)。管内紊流计算公式：Nu?0.023Re0.8Pr0.4(?f/?w)0.11；管内层流换热计算公式：
Nu?1.86(RePrd/L)1/3。
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