《工程传热学》期末复习试题C及答案.docx

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1、大学汽车工程学院本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：工程传热学B姓名：学年学期：2011-2012-2学号：考试时间：2012-06-08班级：一、单项选择题（每空2分，共10分）1 .脱模后热铸件在空气中冷却时处于何种边界条件（）A.第一类边界条件B.第三类边界条件C.第二类边界条件D,绝热边界条件2 .热电偶测气体温度时，其热接点可近似看成球形，如果热电偶的时间常数不变，当气流与热接点之间还有辐射换热，此时热电偶接点直径（）A.不变B.减小C.增加D.无法确定3 .下列哪种说法不正确（）A.导热和对流两种热量传热方式只有在物质存在的条件下才能实现B.一切实际物体的辐射能力都小于黑体C.热对

2、流过程必然伴随着热传导D.传热过程越强烈，传热系数越大，反之则越小4 .一维非稳态无限大平板的无量纲过余温度比与下列哪项无关（）%A.FoB.BiC.xD.Nu5 .对黑体有4,7=2.8976l（T3m.,它是最早由（）提出的A.维恩B.兰贝特C.斯蒂芬D.普朗克二、判断题（每题2分，共10分）1 .任何条件下有限厚度平板导热计算都不能采用半无限大平板计算（）2 .发射率的定义式为=此式成立的前提条件是实际物体和黑体的温度相同（）3 .随着肋效率高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后肋片导热热流量反而会下降（）4 .在凝结换热过程中，当蒸汽流动方向与液膜向下流动同方向时，表面传热系数减

3、小（）5 .火力发电厂中冷却塔属于间壁式换热器（）三、简答题（每题4分，共20分）1 .绘制大容器饱和沸腾曲线，并说明共分为几个区域？各区域有何特点？2 .绘出4个灰体表面构成闭合系统的辐射传热等效网络图。3 .写出直角坐标系中二维非稳态无内热源的导热微分方程形式。4 .试说明在其它条件完全相同情况下，为什么层流时一个细长圆柱水平放置的表面换热系数大于竖直放置的表面换热系数？（注：层流时大空间自然对流准则方程为Nu=C（GrPr）”,其中C为常系数）5 .列出附图所示的等截面直肋的稳态导热过程中节点2、3的离散方程（2点位于肋高的中心位置），其中肋高为4cm,肋厚为ICm,肋片导热系数为4,且

4、无内热源,。四、实验题（共10分）1 .在“稳态平板法测定绝热材料的导热系数”实验中共需测量什么参数？（2分）2 .在“空气自然对流表面传热系数的测定”实验中共测定几个试件壁温？为什么这样布置？（4分）3 .在“水自然对流表面传热系数的测定”的实验中试件是处于大空间自然对流还是有限空间自然对流？并说明原因。（4分）五、计算题（共50分，计算过程保留到小数点后3位，计算结果保留到小数点后2位）1 .针对流体管内受迫对流的换热过程进行实验测试，获得如下数据：NuRePr4050002120200004采用Mi=CRePr的关系式来整理数据，并取机=0.5,试利用威尔逊法确定公式中的常数C和。（11

5、分）2 .在一根外径为IoOmm的热力管道外包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为0.05W（mK）,另一种为0.1W（K）,两种材料的厚度都取为50mm。试比较把导热系数小的材料紧贴管壁及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响,这种影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中绝热层内、外表面的总温差保持不变。（12分）3 .一排气管的排气温度可用热电偶来测量（如图所示），热电偶接点发射率0.5,排气管壁温为200,热电偶指示温度为400,气体和热电偶总表面传热系数为200W/（,2.k）,求气体的实际温度？（11分）4 .确定图中角系数XL2。（6分）球与无限大平面5 .欲采用

6、某逆流套管式换热器进行冷、热水的热量交换。已知热水进口温度A=200C,热水出口温度IO（TC,冷水进口温度12=30。，冷、热水的质量流量分别为qni=QlkgIs,qm2=0.2kgs,比热容均为c=4.2ZJ（kgK）,总传热系数攵=980卬/（加2.犬），总传热面积A=O.5m20试确定（1）该换热器所交换的热量；（2）冷却水的出口温度；（3）对数平均温差；（4）传热单元数N7U；（5）效能（10分）吉林大学汽车工程学院本科课程考试参考答案与评分标准考试课程：工程传热学 试卷类型：B学年学期:2011-2012-2考试时间：2012-06-08一、选择题（每空2分，共10分）1.B2.

7、C3.B4.D5.A二、判断题（每题2分，共10分）1 .2.3.4.5.X三、简答题（每题4分，共20分）2 .答：共分为四个区域，即对流沸腾、核态沸腾、过度沸腾、膜态沸腾。对流沸腾特点：温差很小，表面换热系数很小，符合自然对流换热性能；核态沸腾特点：温差较小，表面传热系数很大，换热性能很好；过度沸腾特点：是一非稳定的状态。膜态沸腾特点：温差很大，换热性能同膜状凝结比不如后者。（3分）图形如下所示（1分）徽和水在水平加热而上冰的兵5曲娥 （p= 1 .013 IO5 Pa）2 O 8 6 4 2 0二3 .答：（4分）3,答：x)Iy)（4分）Zl粒zhlgal3t4.答：,.NU=，Gr=

8、V2当其它条件相同时由准则方程Nu=C（GrPr）025可知hOC/-25细长圆柱水平放置时特征长度I为细长圆柱外径细长圆柱竖直放置时I为细长圆柱长度因为细长圆柱外径直（2分）5.答：令z=l则2点:y+l2-+22z(ry-r2)=0.Ill+2.-+4z(rz-r2)=03点：1A,-2h(t+1h(tJ-)=（2分）心2二包（2分）四、实验题（共10分）1 .答:功率表功率、试件高温温度、试件低温温度（2分）2.答:4个壁温（1分）减小实验误差(3分)3.答:是大空间自然对流（1分）为了消除边界条件影响和不同位置换热差异，令壁温更具备代表性,（3分）因为试件上形成边界层没有与其他壁面对流

9、边界层产生干扰。五、计算题（共50分，计算结果保留到小数点后3位）1.解：.Nu=CRePr”且机=0.5Nu二 CRe分别对上式两边取对数，则 IgNu= C + ngRe,即为线性方程Y = lgC + X（5分）根据实验数据可得NUPr05,f 40 )C Ig 在=1452Ig 5000 = 3.699Ig= 1.778Ig 200 = 4.301则线性化处理后，可得IgC=-0.545,/2=0.54,即C=0.29或0.28（6分）则准则方程为NU=0.29Re0-54Pr052解：令热力管道长度为单位长度，且导热系数大的材料为A,导热系数小的材料为BA紧靠壁面时，每米长绝热层总热

10、阻为(R)=-InAd24+In2成812x3.141x0.05IiooJIn23.1410.1300200（4分）（4分）（2分）（2分）与壁面的辐射换热=与气体的对流换热（2分）=2.207+0.645=2.85mK/W11K17.922;ZiB紧靠壁面时，每米长绝热层总热阻为11(200、11/300、=InII+In23.1410.1IlOo)23.1410.051200J=1.103+1.291=2.39nTWK15.04-2d因为假设温差一样，所以散热量之比等于热阻的反比，即工兽=空“92I(T2.39因此保温效果不相同。这种影响对于平壁影响不存在。3.解：下标g、c、W分别表示气

11、体、热电偶、壁面对于热电偶，根据能量守恒定律（热平衡方程）可得,（3分）与壁面的辐射换热人（7；4一式力（3分）与气体的对流换热=hAcjs-rr）%4b(y)=姐QTC)/.0.55.67400+273丫lo-200+273100二200XL-400)（3分）:.tp=421.98C或694.98K4解：作辅助面，如图所示（3分）辅助面球与无限大平面由于2表面和辅助面都为无限大平面，而且1物体为凸体，因此1发出的辐射能全部落在辅助面和2表面上。同时，图示中相对于1物体而言，辅助面和2表面呈对称分布，因此1发出的辐射能落在辅助面和2物体上各占一半，即Xq=05（3分）5.解：(1)=qmlcl(-)=0.14200(200100)=42000陵454524W（2分）(2)=qm2c2-&)=0.2420OX-30)=80C（2分）(3)rjmx-rin(200-80)-(100-30)50In2100-3092.76C(2分)(4)NTU=(2分)200-30（2分）