2017年上海海洋大学食品学院922传热学考研题库
● 摘要
一、填空题
1. 某一直径为0.1m 、初始温度为300K 的轴,其密度为
,导热系数为
,
比热为541J/(kg ·K )。将该轴置于温度为1200K 的加热炉中,其表面对流换热系数为
,则其时间常数为_____; 要使其中心温度达到800K ,则放入加热炉内约需要加热
_____分钟(用几种参数法)。
【答案】1059.3s ; 859.02s
【解析】先检验是否可用集中参数法,根据毕渥数的定义可知:
可以采用集中参数法。 根据时间常数的定义可知:
把
计算可得时间常数为:
、
、d=0.1m代入上式,
根据集中参数法温度场的分析解,可得:
。
把 2. 方程
是_____微分方程,式中的参数是_____。
、t=800K、代入上式,可得:
、
【答案】二维、稳态、无内热源、不可压缩、常物性的对流传热能量守恒;热扩散率 3 角系数相对性公式表示可以写成_____, 对于一个非凹封闭系统, 角系数完整性的公式为_____ .。
【答案】
4. 维恩位移定律是指_____。
【答案】对应于最大光谱福射力的波长此式表达的波长
与温度T 成反比的规律
与温度T 之间存在如下关系:
,
5. 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
6. 肋效率的定义是_____,当肋片高度为_____时肋效率达到100%。
【答案】
7. 某换热器刚装时传热系数为
【答案】
;零
,运行了一年后因结垢传热系数降为
,这时,
其因运行结垢而产生的污垢热阻为_____。
【解析】根据题意可知因运行结垢而产生的污垢热阻为:
8. Pr (普朗特)准则反映_____的准则,它表征了_____的相对大小。
【答案】流体中动量扩散能力与热扩散能力;流动边界层与热边界层
9. 已知一个换热过程的温压为100℃, 热流量为l0Kw ,则其热阻为_____。
【答案】0.01K/W
【解析】设热阻为R ,则根据传热方程式可知
得热阻为:R=0.01K/W。
10.换热器的热计算方法主要有_____和_____。
【答案】平均温差法;传热单元数法
11.Bi 数反映了_____的相对大小,其表达式
中的k 是指_____。
把
代入上式,可
【答案】固体内部导热热阻与界面上换热热阻;固体的导热系数
二、简答题
12.写出傅里叶导热定律表达式,并说明式中各量和符号的物理意义。
【答案】体本领的大小;
。其中
是热流密度矢量;是导热系数,它表示物质导热
是通过该点的等温线上的法向单位矢量,指向
是空间某点的温度梯度;
温度升高的方向,号表示热量沿温度降低的方向传递。
13.用厚度为的2块薄玻璃组成的具有空气夹层的双层玻璃窗和用厚度为的单层玻璃窗传热效果有何差别?试分析存在差别的原因。
的1块厚玻璃组成
【答案】(1)两玻璃窗传热效果的差别:双层玻璃窗的传热效果比单层玻璃窗差。
(2)存在差别的原因:双层玻璃窗增加了空气夹层,通常夹层厚度远小于窗的高度,自然对流难以展开,且空气的导热系数很小,因此増加了空气层热阻,传热系数比单层玻璃窗更小,保温效果更好。
14.写出格拉晓夫准则(
【答案】
数)的表达式及物理意义。
表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。
15.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。
16.试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。
【答案】(1)集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时,影响换热的主要环节是在边界上的换热能力,而内部由于热阻很小而温度趋于均匀,以至于不需要关心温度在空间的分布,温度只是时间的函数;
(2)集总参数法数学上处理的特点:数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程,大大降低了求解难度。
17.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。
18.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。
19.非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么?
【答案】导热物体内部导热热阻忽略不计,即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为
:
或
(M 是与物体几何形状有关的无量纲数)
由积分方程解也可
20.为什么Pr>l的流体
,
【答案】Pr>l,说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力,因此