2018年重庆大学动力工程学院875热工学之传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1. 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程,并提出提高保温性能的措施或途径。
【答案】(1)传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁,而后通过导热传给内层外壁,内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁,内壁通过导热传热给外层外壁,外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。
(2)措施:内、外层间抽真空,内层外壁及外层内壁作表面处理,减小表面发射率,内、外层间加层,相当于加遮热板。
2. 肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降和散热表面积增加。因而有人认为,随着肋片高度的
增加会出现一个临界高度,超过这个高度后,肋片散热量反而会下降。试分析这一观点是否正确。
【答案】(1)这一观点是不正确的。
(2)计算公式表明,肋片散热量与
以散热量不会
随高度増加而下降。
3. 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热,其余三个边均与温度为的流体发生对流换热,这样能预测温度场的解吗?
【答案】根据所给边界条件,可以判断该物体没有热流,所以物体各点温度均为tf 。
4. 冬天,房顶上结霜的房屋保暖性能好,还是不结霜的好?
【答案】(1)同样的室温条件下,房顶上结霜的房屋保暖性能好。
(2)原因是结霜屋顶的热阻更大,使得其外表面温度较低,因而保暖性能好。
5. 辐射和热辐射之间在什么区别和联系?热辐射有什么特点?
【答案】(1)辐射和热辐射之间的区别和联系:①辐射是由原子内部的电子激发产生的电磁波传播,由于激发的方法不同,所产生的电磁波波长就不相同,它们投射到物体上产生的效应也
不同;热辐射是由自身温度或热运动的原因激发产生的电磁波传播;②热辐射是辐射的一种形式。
(2)热辐射的特点是投射到物体上能产生热效应。
6. 写出基尔霍夫定律的数学表达式,说明其含义及适用条件。 【答案】表明善于吸收的物体必善于发射,反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投射辐射处于热平衡,或者为灰体。
第 2 页,共 40 页 的双曲正切成正比,而双曲正切是单调增加函数,所
7. 如何将从实验室得到的实验结果应用于工程实际?
【答案】由相似第二定理可知,相似的两个物理现象具有完全相同的准则函数关系,由根据相似第一定理可知,两个相似的物理现象对应点上的同名准则数相等,所以,如果两个同类物理现象相似,则它们具有完全相一样的准则关系式,所以从实验室得到的实验结果完全可以应用于工程实际。
8. 饱和水在水平加热表面上沸腾(壁面温度可控)时,随着壁面过热度的增加,沸腾换热表面传热系数是否也增加?为什么?
【答案】在自然对流区和核态沸腾区,随着壁面过热度
热系数是增加的,因随
增加。 当进一步提高
再提高时,进入过渡沸腾区。这时,由于的增加,在加热表面上形成一层汽膜,汽膜的导热系数较小,热阻增加,致使沸腾换热表面传热系数下降。 进入稳定膜态沸腾区,加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界
的増加而增加。 面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高,辐射热量急剧增加,沸腾换热表面传热系数又随
的增加,沸腾换热表面传的増加产生汽泡的核心数增加,汽泡对流体的扰动剧增,表面传热系数
二、计算题
9 一根外径为25mm ,,,.外表面温度为120℃的管子上沿周向均匀布置12根纵肋。肋厚为2.5mm 肋高19mm 。肋片导热系数为
【答案】
单位管长每片肋片的散热量:
加肋后单位管长散热量:
未加肋时的换热量:
加肋后换热量与未加肋时换热量之比:
第 3 页,共 40 页 空气温度为27℃,表面传热系数为试求加肋后该管的换热量与未加肋时换热量之比。
10.一薄板开始时处于均匀温度为200℃的环境中,在某时刻
节点为1和5,图)。已知物性参数和厚度均为常数,无内热源。
板右侧的温度突然降为0℃,左侧绝热。用控制容积热平衡法写出各节点的离散方程并求解。(假设节点共划分为5个,边界
图 薄板节点示意图
【答案】根据题意,该问题为一维非稳态导热,板右侧边界节点5的温度始终为0℃,即
:
针对左侧边界节点1列热平衡方程:
即:
同理,得:
取Fo=0.5,根据以上方程将前几组计算结果列成表:
表 方程计算结果表
随着计算时间的推移,各点温度将趋于零。
11.一根横穿某大车间的水平蒸汽输送管,外径75mm 的保温材料,其导热系数车间空气温度热系数。
【答案】本题属于复合换热问题,保温层外表面以辐射换热和对流换热方式传递热量。注意,辐射换热是在保温层外表面与车间壁面之间进行的,空气可作为透热介质,仅当未给出壁面温度时,才可近似以空气温度代替车间壁面温度。
第 4 页,共 40 页 表面温度发射率
管外包有一层厚现已测得保温层外表面温度车间壁面温度试求:(1)蒸汽输送管单位管长的热损失(2)保温层外表面的辐射换热表面传热系数;(3)保温层外表面与空气间的自然对流表面传
相关内容
相关标签