2018年广东工业大学材料与能源学院839传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、填空题
1. 无量纲组合
叫_____,它的物理意义是_____。
【答案】普朗特数;动量扩散能力与热量扩散能力的一种量度
2. 普朗克定律揭示了_____的单色辐射力按_____变化的分布规律。
【答案】黑体;波长
3. 自然对流是指_____。
【答案】不依靠泵或风机等外力推动,由流体自身温度场的不均匀所引起的流动
4. 在相同的流体进出口温度下,换热器采用_____流动型式有可能获得最大的对数平均温差。
【答案】逆流
二、判断对错题
5. 热辐射基尔霍夫定律只在热平衡条件下才成立。( )
【答案】对
【解析】热辐射的基尔霍夫定律可以简述为:热平衡时, 任意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。
6. 以恒定热流对管内流动进行加热时,管子截面的平均温度随管长线性増加。( )
【答案】对
7. 在工业上常见的温度范围内, 空气由明气体。( )
【答案】错
【解析】在工业上常见的温度范围内, 分子结构对称的双原子气体, 如氧、氮, 实际上并无发射和吸收辐射能的能力, 可认为是热辐射的透明体。因而空气可看作是透明气体。
8. 热阻也是物质的一个物性参数。( )
【答案】错
的
与
的
组成, 因此, 不可以把空气看作为透
三、简答题
9. 冬天,在相同的室外温度条件下,为什么骑摩托车比步行时感到更冷些,一般要戴皮手套和护膝?
【答案】因为强制对流换热强度与流体壁面之间的相对速度有关,相对速度越大,对流换热越强。与步行相比,骑摩托车时相对速度较大,对流换热强度大些,因此人体会散失较多的热量从而感到更冷些。
皮手套和护膝,由于透气性差、导热系数小,增加了传热热阻,降低了散热量,从而起到保护作用。
10.在气温为10℃的房间内用细绳吊一段直径均匀的圆柱冰块,过一段时间后,冰块的形状会发生哪些变化?冰块会在绳上完全融化吗?
【答案】由题意知,该冰柱的融化过程相当于竖圆柱的自然对流换热。根据竖壁自然对流换热的机理,由于冰柱壁面温度低于周围空气温度,故流体贴壁向下流动,边界层上部薄而下部厚。局部对流换热系数上部较大而下部较小,因此,虽然冰柱整个会慢慢融化,但是上部融化较快,其形状会变得上部细、下部粗,不等在绳上全部融化完就会掉在地上。
11.为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面,而辐射采暖板不需要做黑色?
【答案】(1)①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多,而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围,最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收
,
,黑色表面有利于吸
收可见光(属于短波辐射);②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少,而太阳灶本身辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分,粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。
两方面综合,粗糙的黑色表面吸收太阳能最多,损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求,因此,太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。
(2)对于辐射采暖板,其表面温度不高,大部分福射射线的能量位于长波范围。此时,采用粗糙的黑色表面
,
由基尔霍夫定律,
反而阻碍其散热,因此辐射采暖板不
需要做成黑色。
12.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。
13.对于竖壁表面的自然对流,当
时,仍有
自然对流是因温差引起的,但
的流
动边界层区域并不存在温差(温度近似等于),为什么流体仍然存在着流动速度?
【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用,使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。
14.在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律?
【答案】(1)对于漫-灰表面(2)当式为
反之则
?在什么情况下?当时,是
时,并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律,因为基尔霍夫定律的基本表达
四、计算题
15.进口温度为的流体流壁温为比定压热容为换热量为:
【答案】
设流体出口温度为U ,
平行平板通道截面宽度为W ,
两板间距为
周边长度为
常数的平行平板通道,通道长为L ,流体质量流量为M ,
设流体与平板间的表面传热系数h 为常数,试证明流经该通道后流体与平板间的
。由热平衡方程式可得:
由题意知:
常数
从0〜L 积分得:
故
若两板间距5很小,取通道宽度W=lm,则U=2,命题得证。
16.100℃的饱和水蒸气在由10×10根管子排列成顺排方阵的卧式冷凝器上膜状凝结(图a ), 每根管子的外直径为18mm ,长2m , 表面温度
(1)第一排管子的凝结换热系数; (2)总的凝结水流量。
试求:
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