2018年重庆大学动力工程学院875热工学之传热学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1. 温度为T 的灰体,其有效辐射是否有可能大于同温度下的黑体福射?
【答案】有可能。因为有效辐射等于自身辐射与投入辐射的反射部分之和,反射部分越大,有效辐射也越大,因此,完全有可能某一温度下的物体其有效辐射大于同温度下的黑体辐射。
2. 热量、热流量与热流密度有何联系与区别?
【答案】(1)①热量Q ,其单位为J (kJ ); ②热流量内传递的热量,又称传热速率;③热流密度q ,其单位为面积所传递的热量。
(2)如记为传热时间,则三者间有如下的关系:
式中,A 为传热面积,
3. 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;温度升高的方向,
4. 写出努谢尔数
。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
其单位为W (kW ),
是单位时间
q 是单位时间内通过单位
是空间某点的温度梯度;
号表示热量沿温度降低的方向传递。 与毕渥数
数
表达式并比较异同。
与
数
完全相同,但二者的物理意义却不数一般是待定准则。
数的物理意
【答案】从形式上看
,
同。
数中的为流体的导热系数,而一般未知,因而
数一般是已定准则。
义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度,它表示流体对流换的强弱。而导热系数,且一般情况下已知,
与外部对流热阻
的相对大小。
数中的为导热物体的
数的物理意义是导热体内部导热热阻
5. 迪图斯-贝尔特公式采用什么方式来修正不均匀物性场对换热的影响?请分析修正方法的合理性。
【答案】(1)迪图斯坝尔特公式的两个表达式为:
式中,用
n=0.4;n=0.3。 来修正不均匀物性场对换热的影响。当加热流体时,当冷却流体时,
(2)修正方法的合理性:显然,加热液体时由于壁面附近液体黏性降低,边界层内速度分布 变得平缓,速度梯度增大;同理温度梯度也增大,h 増大,n 取0.4是合理的,符合h 增大的特征。
6. 两物体的温度分别为100℃及200℃,若将其温度各提高450℃并维持其温差不变,其辐射换热热流量是否变化?
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比,而非一次方成正比。
7. 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。
8. 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时,怎样才能改善热电偶的温度响应特性?
【答案】要改善热电偶的温度响应特性,则
(1)需最大限度降低热电偶的时间常数;(2)形状上要降低体面比;(3)要选择热容小的材料;(4)要强化热电偶表面的对流换热。
二、计算题
9. 在一次测定空气横向外掠单根圆管的对流换热实验中,得到下列数据:管壁平均温度空气加热前后平均温度
【答案】
10.一矩形保温柜的外保温层是双壁为镀银的夹层结构,夹层空隙很小。外壁内表面温度为-10℃, 内壁外表面温度
为90℃,镀银壁面的发射率为
试计算:(1)系统黑度;(2)单位可认为是无限大平行表面间的辐射换
面积容器壁辐射换热的散热量。
【答案】(1)由于容器夹层的间隙很小,即热问题,则两平板的角系数为
则系统黑度:
(2)容器壁散热量:
,
管子外径d=14mm,加热段长80mm , 输入加热段的功率为8.5W 。
如果全部热量通过对流换热传给空气,求此时的对流换热表面传热系数。
则单位面积的辐射换热量为:
11.将一块白色大理石平板置于
的太阳辐射通量之下,假设天空的有效辐射温度为-70
℃。白色大理石平板的辐射特性是:对于太阳辐射的吸收率为0.46, 对于低温辐射的吸收率为0.95。试计算平板的辐射平衡温度(计算中可略去导热和对流的影响)。
【答案】已知:
由热平衡:
12.直径为12mm ,初始温度为900℃的钢球,突然被放置于温度为25℃,表面传热系数为
的空气中冷却。已知钢球的物性如下
:
试确定钢球中心温度被冷却到120℃所需的时间。 【答案】
可采用集总参数法求解: 由
得:
13.比较60, 50和40℃下干饱和蒸气在水平管外的凝结换热表面传热系数。壁温均保持为20℃, 管外径为20mm , 长1mm ,工质有6种:水蒸气,氨气,面传热系数与工质种类和饱和温度之间的关系。
【答案】各种饱和蒸汽的r 及其t m 下的物性如下表1〜4:
表1
和
作图显示表