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2018年南京工业大学城市建设学院839传热学考研基础五套测试题

  摘要

一、判断题

1. 在对流换热问题中,流体的温度高于壁面温度时,流体不一定被冷却。( )

【答案】错

2. 热阻也是物质的一个物性参数。( )

【答案】错

3. 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。

4. 对于对流换热,如果流体的温度高于壁面温度,流体总是被冷却。( )

【答案】错

5. 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:

热的措施。

。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

二、简答题

6. 何为过冷沸腾和饱和沸腾?大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域?

【答案】过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度,则这种沸腾称为过冷沸腾。

饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度,则这种沸腾称为过冷沸腾。

大容器饱和沸腾曲线分为:核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

7. 如何强化膜状凝结换热,试举出一个强化水平管外凝结换热的例子。

【答案】强化膜状凝结换热基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度;实现方法:用各种带尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄,以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。

如利用沟槽管,使液流在下排过程中分段排泄。

8. 写出格拉晓夫准则(数)的表达式及物理意义。 【答案】表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。

9. 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。

【答案】(1)基本思想:把在时间、空间上连续的温度场用有限个离散点温度的集合来代替,通过求解按一定方法建立起来的关于这些点温度值的代数方程,获得各离散点上的温度值。

(2)步骤:①按所求问题的几何形状、求解精度和稳定性条件划分差分网络;②按物理条件和边界条件建立各节点差分方程,构成差分代数方程组;③求解。

10.采用套管式温度计测量流体温度时为什么会产生测温误差? 如何减小测温误差?

【答案】(1)产生测温误差主要有下列原因:①温度计的感温泡与套管顶部可能存在接触热阻和导热热阻;②套管顶端向根部导热;③套管外表面向流场壁面的辐射换热;④流体与套管外表面的对流换热热阻。稳态时,套管从流体获得的对流热流量正好等于套管向根部的导热和与壁面间的辐射换热量之和。

(2)减小测温误差的措施:①加强测温套管附近流场壁面的保温;②采用尽量长的测温套管;③选用导热系数小的材料做测温套管;④在强度允许的情况下,尽量采用薄壁套管;⑤尽量提高流体与套管的对流换热表面传热系数,并注意不使测温套管端部处于流动死角;⑥在不影响对流换热的条件下,在测温套管外安装遮热板以减少与流场壁间的辐射换热。

11.大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域,并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏?

【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域,分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降,直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加,但此时加热壁面温度已相当高。这样,在控制热流密度的加热过程中,当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高,从而会造成加热壁面的损坏(如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程)。因此,在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象,也就不必控制临界热流密度。

12.根据对导热系数主要影响因素的分析,试说明在选择和安装保温隔热材料时要注意哪些问题。

【答案】(1)根据工作温度选择适合的保温材料;

(2)进行保温计算时应考虑温度对保温材料导热系数的影响;

(3)选择导热系数小的材料,其密度在最佳密度附近,使其具有最佳保温性能;

(4)保温材料的保温性能受水分影响很大,必须采取防水措施;

(5)采用各向异性材料时要注意导热方向对导热系数的影响。

13.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)当反之则 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

?在什么情况下?当时,是

式为

14.太阳与地球之间存在着广阔的真空地带,它是怎样把能量传到地球上的?

【答案】太阳通过热辐射把能量传递到地球上。从福射的本质和特点可知,热辐射可以通过真空自由地传播而不需要任何中间介质,因此辐射换热并不需要两物体直接接触。

15.冰箱长期使用后外壳上易结露,这表明其隔热材料性能下降。

你知道其道理吗?(提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡,长期使用后氟利昂会逸出,代之以空气)

【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料,其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低,随着使用时间的延长,气孔中氟利昂逐步逸出,环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的

致使冰箱保冷性能下降。

倍,进入空气的隔热材料导热系数增大,

三、计算题

16.直径为单位长度电阻为R 、发射率为的金属棒,初始时与温度为的环境处于热平衡状态,后通过电流【答案】

17.两块大平板中间放置第三块平板,可起到减少辐射传热的作用,故称第三块板为遮热板。问:

(1)遮热板的位置移动,不在正中间,遮热效果是否受影响?为什么?

(2)如果遮热板两表面的发射率不同,板的朝向会不会影响遮热效果?会不会影响板3的温

已知棒与环境的表面传热系数为。试导出通电流期间金属棒温度随时间变化的规律,并写出处于新的热平衡状态的条件。(不用求解)