安徽工业大学传热学20092010A卷

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1、20092010 年安徽工业大学第一学期期末考试传热学试卷（A）一、名词解释（每题3 分，共15 分）传热过程：接触热阻：正规状况阶段：同类现象：灰体：二、判断正误（每题2分，共 14 分）1、通过圆筒壁的稳态导热过程中，不同半径处的热流量和热流密度都是相等的 与半径无关。（ ）2、重辐射表面与换热表面之间无净辐射热量交换，故它对其他换热表面间的辐 射传热无影响。（ ）3、 灰体的定向辐射强度与方向无关。（）4、 溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到强化。（）5、对于一侧隔热良好的高温物体，将其放入常温室内，其热面朝上或朝下对其 表面的换热情况没有影响。（ ）6、 两个物理现象的同名准则数

2、相等，则这两个现象相似。（）7、热电偶的时间常数在其出厂时就可以确定。（）三、填空（每题 5 分，共 20 分）1、为了说明冬天空气的温度以及风速对人体冷暖感觉的影响，欧美国家的天气预报中普遍采用风冷温度的概念。风冷温度是一个当量的环境温度，当人处于静 止空气的风冷温度下时其散热量与人处于实际气温、实际风速下的散热量相同。从散热计算的角度可以将人体简化为表面积为1.42m2，表面温度为30C的圆柱体，设其在静止空气中表面传热系数为15W/(m2K),如果在一个有风的日子，表面传系数为50W/(m2K)，此时风冷温度是2、医学知识告诉我们：人体组织的温度等于、高于48C的时间不能超过10s,否则

3、该组织内的细胞就会死亡。假设人体组织可看做是各向同性材料，物性可取x0.480.520.560.600.640.68erfx0.502750.537900.571620.603860.634590.69143为37C水的数a二15-18x10-8m2/s。某人不慎接触到60C热表面，假定一接触到热表面，人体表面温度就上升到了热表面的温度。 1min 后， 此人的烧伤深度为3、将图1中几何体进行网格化后，可得到44 个 节 点 ， 列 出节 点 1 的 差 分 方h ,to o，与该点边界条件相还有节h ,to o12345i 61 89101112131415 11718192021 2223

4、225262728293031 32h.,t.i i333435363738394041 424344绝热6绝热4点。4、两块平行放置的平板的表面发射率均为 0. 8，温度分别为tl = 527C及 t2=27 C ,板间距远小于板的宽度与高度。板1的自身辐射 为; 对板 1 的投入辐射为; (3)板1的反射辐射为 ；板1的有效辐射为; (5)板2的有效辐射为。四、简答(每题5 分，共25 分)1、在肋片温度场微分方程的推导过程中，为什么把厚度方向上的两个表面的对流换热量折算成体积热源？2、有一块厚度为26的金属平板，初始温度为t0,突然将其置于J的流体中进行 冷却，表面传热系数为h,平板的导

5、热系数为九。画出Bi 0和Bi为有限大小时 平板中的温度分布。3、纯蒸汽膜状凝结时形成的液膜仍符合边界层理论，其动量方程可写为Piu + vdxdydpd 2 u施+卩0 + 7茶，若忽略液膜惯性力，则该方程简化为?4、不锈钢平底锅置于电器灶具上被加热，灶具的功率为1000W，其中85%用于加热平底锅。锅底厚3mm,平底部分直径200mm，不锈钢的导热系数18W/(mK), 锅内汤料与锅底的对流传热表面传热系数为2500W/(m2K),流体平均温度95C。 试列出锅底导热的数学描写。5、一等温空腔的内表面为漫射体，并维持在均匀的温度。其上有一个面积为 0.02的小孔，小孔面积相对于空腔内表面积

6、可以忽略。若把空腔内表面全部抛光, 而温度保持不变，对小孔向外的辐射有何影响，为什么?五、计算题(1、2 每题 8 分，3 题 10 分)1、一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传感元件，当该导线受火焰或高温烟气的作用而熔断时报警系统即被触发。一报警系统导线的熔点为500C,入 =210W/(mk), p =7200kg/m3, c=420J(KgK)，初始温度为 25C。问当它突然受到 650C烟气加热后，为在1min内发出报警信号，导线直径应限制在多大以下？设 复合换热的表面传热系数为 12W/(m2K)2、一太阳能集热器置于水平的房顶上。在集热器的吸收表面上用玻璃作顶盖，形成一封闭的空气

7、夹层，夹层厚10cm。设吸热表面的平均温度为90C，玻璃内 表面温度为30C，确定由于夹层中空气自然对流散热引起的热损失。集热器呈 正方形，尺寸为1mX1m。Nu 二 0.061(Gr - Pr)i/3 九二 0.029W/mK, v 二 18.97 x 10-6m2 /s,Pr 二 0.6963、两个相距1m、直径2m的平行放置的圆盘。相对两表面的温度分别为500C 和200C，表面发射率分别为0.3和0.6。圆盘的另外两个表面不参与换热。当将 此两圆盘置于一 20C的大房间中，确定圆盘的净辐射传热量。X1,2= 0.38一、名词解释(每题3分，共15分)传热过程：热量由壁面一侧的流体通过壁

8、面传到另一侧流体中去的过程。接触热阻：两固体表面实际的接触仅仅发生在离散的面积元上，未接触的界面之 间常常充满了空气，热量以导热的方式穿过这种气隙层。此种情况与两固体表面 完全接触相比，增加了附加的传递阻力，称为接触热阻。正规状况阶段：非稳态导热过程进行到一定深度时，物体初始温度分布的影响逐 渐消失，此后不同时刻的温度分布主要受边界条件影响。同类现象：由相同形式并具有相同内容的微分方程所描写的现象。灰体：光谱吸收比与波长无关的物体。二、判断正误（每题2分，共14分）1、 F2 、 F 3 、 F 4 、 T 5 、 F 6 、 F 7 、 F三、填空题（每题 5 分，共 20 分）Ay t -

9、1Ax t -17 Ax (九丿 21 + 九 91 + h(t -1 )= 01、-3.33C2、4.13mm3、2 Ax2 Ayo 2 o 1 ，节点84、(1)板1的自身辐射Ei =Ebi = 18579.5W/m2对板1的投入辐射两板 间的 辐 射 换热量q1-2E - E1 bi 1 b2 二 15176.7W /m 2 + 112q = E s G1- 21 1 1G = 4253.5W / m21板1的反射辐射G1 &-s）=850.7W/m2板1的有效辐射 丫 E1 + G1 -s）=1 9 42即9加2板2的有效辐射J2二叮4253酗/ m2 四、分析简答（每题 5 分，共

10、25 分）1、答：肋片表面上的换热热阻元大于肋片厚度方向的导热热阻，故截面上肋片 温度可认为是均匀的，此时两个侧面并不是计算区域，故把其上的换热折算成整 个截面上的体积热源。空=0dx2=h(t -1 )dx x=0w f3、4、x = 0.03,九 d = q = 0.85 P dx x=0-035、带有小孔的温度均匀的空腔就是黑体模型。就辐射特性而言，小孔具有和黑 体表面一样的性质，制造空腔材料本身的吸收比的大小对黑体模型没有影响。在 这样的等温空腔内部，辐射是均匀而各向同性的，空腔内表面的辐射就是同温度 下黑体的辐射，不管空腔壁面自身的辐射特性如何。五、计算题（26 分）FoVax (V

11、 / A)2 0.0167R2Bi = h(V /A 二 0.0286RV9y = e - BivFov0=0.24R = 3.347 x 10-4mBiVh(V / A)二 0.00957 4.6 x 105 u 2Nu 二 0.061(Gr - Pr)i/3 二 9.18h =点 Nu = 2.66W / m2Ko=hAAt = 159.6W冗A A x 22 =兀 两圆盘表面分别记为1 、 2，第三表面记为 3， 124由角系数线算图查得：X X 0.38, X1- X 0.62Eb11Eb21, 22,11,31,2。4 5.67 x 7.734 20244W /m24 5.67 x

12、4.734 2838W / m 2系统的辐射网络图如下：其中:1 -122=R1 A1 11=0.838; R A X0.38兀1 1,2(1) “3”为大房间时：R1,21,32,3=1= 0.5 1 3A X0.62兀1 1,3E = cb301解得：J】=7015W/m2,J2几 E - J20244 - 7015=bi11R10.7434 = 5.67 x 2.934 = 417.9W / m 2对节点JJ2可列出下列方程：E - J J -J E - JE - J J - J E - Jb11 +21 + b31 = 0,b22 +12 + b32 = 0,0.7430.8380.5130.2120.8380.513将Ebi1，Eb2 Eb3的数值代入上式并整理后得：28061 - 4.4885J + 1.1933J 二 0,14201 - 7.8596J + 1.1933J 二 0 2 2 1二 2872W/m2。故:E - J2838 - 287217.8kW, =2 二=0.16kW2 R0.2122