内容发布更新时间 : 2024/12/25 1:37:34星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
2004传热学
一、 简答
1)什么是时间常数?试说明时间常数对动态温度测量精确度的影响。
2)什么是热边界层?什么是速度边界层?普朗特数的大小反映了速度边界层与热边界层怎样的关系?
3)粗略绘制大容器内饱和水在大气压力下沸腾的q—△t曲线,并注明各换热阶段的特点及临界热流密度的位置。
4)写出稳态强制对流换热的边界层能量方程,并说明各项的意义。
5)写出格拉晓夫数Gr的定义式,并说明Gr一般用于计算哪种形式的换热。
6)写出Bi数和Nu数的定义式,说明它们的物理意义,并比较两者的不同之处。
7)什么是灰体?在工程辐射换热计算中引入灰体的概念有何意义?
8)在圆管外表面假装肋片,就一定能够增强传热吗?为什么?
9)什么是角系数?对于非黑体之间的辐射,角系数成为纯几何量的条件是什么?
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10)对于室内安装的暖气设施,试说明从热水至室内空气的热量传递过程中,包含哪些传热环节?
二、一金属圆柱体直径为d=100mm,长度为l=50mm,密度为7800 kg/m3,比热为460 J/(kg·℃)。柱体初始温度为700℃。若τ≥0s时其下底面与温度为100℃的油一直保持接触,对流表面传热系数为h1=200 W/(m2
·K),其余表面绝热;τ≥120s时上表面再同时与温度为20℃的空气保持接触,对流表面传热系数h2=40 W/(m2
·K),而侧面仍维持绝热。假定圆柱体的导热热阻很小,同一瞬间圆柱体温度均匀一致,求: 1)τ=120s时圆柱体的温度; 2)τ=600s时圆柱体的温度; 3)热平衡时的圆柱体的温度。
三、一厚度为10mm,导热系数为50 W/(m·K)的不锈钢板两端维持固定温度50℃,已知钢板两端之间的距离为20cm,在垂直纸面方向很长。钢板上表面绝热,下表面有20℃的空气缓慢流动,对流表面传热系数为32 W/(m2·K),试导出此钢板的导热微分方程,求解所导出的方程得出温度分布,并求出钢板中心的温度值。双曲线函数的一些数值:
x chx 0 1 0.4 1.08 0.8 1.34 1.6 2.58
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四、初温为30℃的水,以0.857kg/s的流量流经一套管式换热器的环形空间。水蒸汽在圆管内凝结,使内管外壁温度维持在100℃。换热器外壳绝缘良好。环形夹层内管外径为40mm,外管内径为60mm。试求把水加热到50℃所需要的套管长度以及在管子出口截面处的局部热流密度。 水的物性:λf=0.635W/(m·K),ρf=992.2kg/m3,cp=4174J/(kg·K),η
f=653.3×10-6kg/(m ·s),νf
=0.659×10-6m2
/s, Prf=4.31,ηw=282.5×10-6
kg/(m·s)
计算公式:管内层流:Nu=1.86(RePrd)1?3fl(?)0.14
w管内湍流:Nu=0.027Re0.8
Pr13(?f?)0.14
w横向流过圆管:Nu=0.193Re0.618
Pr13
五、有一间壁式换热器,其换热面由薄壁紫铜做成。已知热流体侧换热系数为常数α,冷流体侧换热系数为2α。
1)顺流布置(上图左)时热流体的温度t1和冷流体的温度t2沿换热表面F的变化曲线如上图(中)所示,试在上图(中)画出壁面温度tw沿换热表面F的变化曲线。
2)如果顺流布置改为逆流布置,即将热流体的进、出口对换,其他条件不变,试在上图(右)中画出冷、热流体温度沿换热表面F的变化曲线。3)在逆流布置下,假设冷、热流体进口温度不变,而将冷流体的流量变为原来的2倍,试分析此时换热器的传热量Q、传热系数K、换热平均温差△tm和冷、热流体的出口温度如何变化。
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