2017年南京工业大学城市建设学院839传热学考研题库
● 摘要
一、判断题
1. 在顺流与逆流布置的换热器中,逆流布置的换热器的对数平均温差总是大于顺流布置的换热器的对数平均温差。( )
【答案】对
【解析】在各种流动型式中,顺流和逆流可以看作是两种极端情况。在相同的进、出口温度条件下,逆流的平均温差最大,顺流的平均温差最小。
2. 对于重辅射表面(即绝热面),从辐射特性而言可当作黑体,而从吸收特性而言相当于白体。( )
【答案】对
3. 对流换热系数只与流体掠过固体壁面的速度有关。( )
【答案】错
4. 强化辐射换热的措施有增加灰体的表面积, 黑度以及角系数。( )
【答案】对
【解析】对于两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热, 辐射传热量为:。由此可见, 通过增加黑体表面积、增加黑度以及角系数是强化辐射换热的措施。
5. 在其它条件不变时,肋片越高,肋效率越低,因此,増加肋片高度会使换热量下降。 ( )
【答案】错
二、简答题
6. 试分析室内暖气片的散热过程,各环节有哪些热量传递方式?(以暖气片管内走热水为例)。
【答案】(1)有以下换热环节及传热方式:由热水到暖气片管道内壁,热传递方式是对流换热
;由暖气片管道内壁至外壁,热传递方式为导热; (强制对流)
(2)由暖气片外壁至室内环境和空气,热传递方式有辐射换热和对流换热。
7. 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。
8. 怎样计算流体在粗糙管中流动时的表面传热系数?粗糙管内的层流流动换热是否能采用光滑管公式计算?为什么?
【答案】(1)流体力学对粗糙管壁内的流动进行了大量的实验研究,积累了大量的摩擦系数实验数据。因此,粗糙管内的换热计算可以采用类比公式,即来进行计算。当缺乏阻
且 力数据,不能采用类比公式进行换热计算,且无实验获得的粗糙管内准则关联式时,可采用光滑管实验关联式进行换热计算。但关联式计算结果必须乘以粗糙管壁修正系数(2)粗糙管内的层流流动换热能采用光滑管公式计算。
(3)粗糙管内的层流流动换热能采用光滑管公式计算的原因是因为当粗糙管内的流态为层流时,由于糙粒高度被边界层所覆盖,其强化传热的作用已消失,故可采用光滑管公式进行计算,结果勿需修正。
9. 用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度,请分析如何减小测试误差。
【答案】(1)选用导热系数更小的材料作套管;
(2)尽量增加套管高度,并减小壁面导热系数;
(3)强化套管与流体间的换热;
(4)在储气筒外包以保温材料。
10.什么是时间常数?用热电偶测量温度变化着的气流温度时如何提高测量精度?
【答案】时间常数用热电偶测量温度变化着的气流温度时应尽可能减小时间常数,在热电偶材料一定时,增大对流换热系数,减小体积,增大面积,或减小体积面积比。
11.用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却,开水以哪些方式散发热量?打开水壶盖和盖上水壶盖,开水的冷却速度有何区别?
【答案】(1)用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却,开水散发热量的方式:①水壶与地面间以导热方式传递热量;②水壶与周围空气间以自然对流换热方式传递热量,与周围环境以辐射换热方式传递热量;③壶嘴以蒸发方式散发热量。
(2)打开壶盖后,开水的蒸发速度加快,因此打开水壶盖相对于盖上水壶盖冷却得更快。
12.什么是物体表面的黑度,它与哪些因素相关?什么是物体表面的吸收率,它与哪些因素相关?它们之间有什么区别?
【答案】物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比,它与物体的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额,它不仅与物体的种类、表面特征和温度相关,而且与投入福射的能量随波长的分布相关,也就是与投入福射的发射体的种类、温度和表面特征相关)。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区
别,概括地说黑度是物体表面自身的属性,而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。
13.用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后,水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。
【答案】用错制的水壶烧开水时,由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数,根据传热过程的特点,水壶的温度近似等于壶内水的温度,而壶内水的温度不超过100℃,因此水壶不会被烧坏;而一旦壶内的水烧干后,壶内壁面与空气发生自然对流传热,表面传热系数较小,此时水壶壁面温度接近于火焰的温度,而火焰的温度非常高,高于铝的温度极限,水壶很快就被烧坏。
14.推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似,为什么前者得到的是精确描写,而由后者解出的却是近似解?
【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量,前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数,所以,微分方程是精确解,而差分方程是近似解。
15.简述和准则的物理意义。和
图形表示)。 【答案】表示物体内部导热热阻与物体表面对流换热热阴的比值,它和第三时,一维平板非稳态导热温度分布的特点(用类边界条件有密切的联系。
是非稳态导热过程中的无量纲时间,表示非稳态导热过程进行的深度。
意味着平板的导热热阻趋于零,平板内部各点的温度在任一时刻都趋于均匀一致,如
图1所示。
表明对流换热热阻趋于零,平板表面与流体之间的温差趋于零,如图2所示。
图1