傳熱學(xué)補(bǔ)充題

1、緒論1.設(shè)有一大平壁，面積為A,它的一側(cè)為溫度為tfi的熱流體，另一側(cè)為溫度為tf2的冷流體；兩側(cè)對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)分別為幾及h2；壁面溫度分別為twi和tw2；壁的材料的導(dǎo)熱系數(shù)為入，厚度為8,傳熱過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)。寫出單位面積上的傳熱量的計(jì)算式(不考慮輻射換熱)。第一章第四章導(dǎo)熱部分1. 厚度為8的大平壁，無(wú)內(nèi)熱源，入為常數(shù)，平壁兩側(cè)表面分別維持均勻穩(wěn)定的溫度twi和tw2。寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的完整數(shù)學(xué)描寫。2. 上題，若入與溫度有關(guān)，其余不變，寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的完整數(shù)學(xué)描寫。3. 1題，若壁兩側(cè)壁面均給出第三類邊界條件，即已知：X=0處，流體的溫度為tfi,對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為hi

2、；X=8處，流體的溫度為tf2,對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h2,且tfi>tf2。寫出這一穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的完整數(shù)學(xué)描寫。4. 對(duì)第i題求解，彳#出溫度tf(x)的關(guān)系式，并進(jìn)一步寫出導(dǎo)熱量q的關(guān)系式。5. 厚為8的無(wú)限大平壁，無(wú)內(nèi)熱源，穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，壁內(nèi)溫度分布情況如圖所示。說(shuō)明三種情況下，材料導(dǎo)熱系數(shù)0(ibt)中，b何時(shí)為正、為負(fù)、為零？6. 用一平底壺?zé)_水，壺底與水接觸面的溫度為iiioC,通過(guò)壺底的熱流密度為42400w/m2,如在壺底結(jié)一層水垢厚3mm,iw/mC,此時(shí)水垢層與水接觸面上的溫度和通過(guò)的熱流密度均不變，計(jì)算：(i)水垢層與壺底接觸面上的溫度；(2)單位面積上的導(dǎo)熱熱阻。

3、7. 人對(duì)冷熱的感覺以皮膚表面的熱損失作為衡量依據(jù)。設(shè)人體脂肪層的厚度為3mm,其內(nèi)表面溫度為36oC且保持不變，冬季的某一天，氣溫為-i5cC,無(wú)風(fēng)條件下，裸露的皮膚外表面與空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為25w/(m2k),某一風(fēng)速時(shí)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為65w/(m2k),人體脂肪層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.2w/mk,確定：(i)要使無(wú)風(fēng)天的感覺與某一風(fēng)速、氣溫T5oC時(shí)感覺一樣，則無(wú)風(fēng)天氣溫是多少？(2)在同樣是-i5oC的氣溫時(shí)，無(wú)風(fēng)天和某一風(fēng)速時(shí)的刮風(fēng)天，人皮膚單位面積上的熱損失之比是多少？(按大平壁處理)。8. 野外工作者常用紙制容器燒水，設(shè)厚為0.2mm的紙的0.9w/(mk),水側(cè)沸騰換熱h2400w

4、/m2k,容器用1100oC的火焰加熱，火焰與紙面的h95w/m2k,若紙的耐火溫度為200cC,證明：該紙制容器能耐火。9. 導(dǎo)熱系數(shù)入均為常數(shù)的三種不同材料組成的多層大平壁，壁內(nèi)穩(wěn)態(tài)溫度分布如圖。(1)說(shuō)明熱流密度qhq2,q3間的相對(duì)大?。?2)說(shuō)明導(dǎo)熱系數(shù)a,B,C間的相對(duì)大小。10. 用實(shí)驗(yàn)測(cè)定某平板材料的導(dǎo)熱系數(shù)，已知試件的厚度是2.5cm,表面積是0.1m2,當(dāng)實(shí)驗(yàn)達(dá)穩(wěn)定時(shí)，測(cè)得通過(guò)試件的熱量是1kw,兩表面溫度分別為40OC和90oC,中心平面溫度是56oC,寫出該材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度變化的函數(shù)式0(1bt)o11. 厚度為10cm的大平壁，通過(guò)電流時(shí)，發(fā)熱率為3104w/m3

5、(內(nèi)熱源強(qiáng)度)，平壁的一個(gè)表面絕熱，另一表面暴露于25oC的空氣中。若空氣與壁面之間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為50w/(m2C),壁的導(dǎo)熱系數(shù)為3w/(mC),確定壁中的最高溫度。12. 大平壁與圓筒壁材料相同，厚度相同，在兩側(cè)表面溫度相同條件下，圓筒內(nèi)表面積等于大平壁表面積，問(wèn)：哪種情況下導(dǎo)熱的熱流量大？(無(wú)內(nèi)熱源，入為常數(shù))。13. 焊接工人利用直徑為3mm長(zhǎng)為0.4m,導(dǎo)熱系數(shù)為40w/(mk)的焊條進(jìn)行焊接，焊縫表面溫度為800OC,焊條周圍空氣溫度為25(C,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為4w/(m2k),假定人手能承受的溫度為60OC,問(wèn)人手至少應(yīng)握何處？14. 如圖所示幾何形狀，假定圖中陰影部分所示的導(dǎo)熱

6、體沒有內(nèi)熱源，物性為常數(shù)，且過(guò)程處于穩(wěn)態(tài)，中心圓管內(nèi)部表面溫度保持t1不變，而方形邊界處于絕熱。分析：導(dǎo)熱體分別用不銹鋼和銅作為材料時(shí)，溫度分布是否一樣？15. 如圖所示軸對(duì)稱圖形，為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，側(cè)面絕熱，兩端面分別保持定溫，設(shè)此物體無(wú)內(nèi)熱源，常物性，分析它在x方向的溫度分布是附圖哪種形狀？16. 在某廠生產(chǎn)的測(cè)溫元件說(shuō)明書上，標(biāo)明該元件的時(shí)間常數(shù)為1s。從傳熱學(xué)角度，你認(rèn)為此值可信嗎？17. 兩塊厚度為30mm的無(wú)限大平板，初始溫度為20cC,分別用銅和鋼制成。平板突然放入60CC流體中，且兩側(cè)表面溫度突然上升到60CC,計(jì)算使兩板中心溫度均上升到56cC時(shí)，兩板所需時(shí)間之比。鋼和銅的熱擴(kuò)

7、散率分別為12.9106m2/s和10310-6m2/s。18. 某同學(xué)擬用集總參數(shù)法分析求解一維大平板的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，為此他算出了Fc和Bi數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Bi數(shù)不滿足集總參數(shù)法的條件。于是他改用Fc和Bi數(shù)查線算圖(諾謨圖)算出了答案。你認(rèn)為他的結(jié)果對(duì)嗎？為什么？19. 將初始溫度為20cC的熱電偶突然放入250cC的氣流中，測(cè)得熱電偶的溫度上升為80cC的時(shí)間為10秒鐘，求熱電偶的溫度上升到180cC需多長(zhǎng)時(shí)間？20. 一個(gè)直徑7.5cm的桔子暴露在溫度較低的環(huán)境中，假設(shè)桔子的物性與20cC的水相似，且平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h11w/m2k,確定采用集總參數(shù)法預(yù)測(cè)桔子冷卻過(guò)程中瞬態(tài)溫度的可行性。

8、d5cm,t0450C,tf30C,h24w/(m2C),21. 鋼球，3Cp0.48kJ/(kgC),7753kg/m,33w/(mC),計(jì)算：鋼球冷卻到300cC所需時(shí)間。22. 銅和混凝土在溫度為22cC的房間中已放置很久，用手分別接觸這兩種材料，問(wèn)哪塊材料使人感覺更涼？設(shè)人手溫度為37cCo銅：401w/mC,8933kg/m3,c385J/kgC,混凝土：1.4w/mC,2300kg/m3,c880J/kgC23. 無(wú)內(nèi)熱源，常物性二維導(dǎo)熱物體在某一瞬時(shí)的溫度分布為2t2yccsx,說(shuō)明該導(dǎo)熱體在x=0,y=1處的溫度是隨時(shí)間增加而逐漸升高，還是逐漸降低？24. 一塊無(wú)限大平板，單側(cè)

9、表面積為A,初溫為t0,一側(cè)表面受溫度為t,表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h的氣流冷卻，另一側(cè)受到恒定流密度的加熱，內(nèi)部熱阻可忽略。列出物體內(nèi)部溫度隨時(shí)間變化的微分方程式。設(shè)其它幾何參數(shù)及物性參數(shù)為已知。25. 如圖所示，一等截面直肋，高H=45mm,厚格10mm,肋基溫度t0100C,流體溫度tf20C,h50w/(m2k),肋片50w/(mk),設(shè)肋端絕熱，將它分成四個(gè)節(jié)點(diǎn)，列出節(jié)點(diǎn)2,3,4的離散方程式，并計(jì)算其溫度。第五章第七章對(duì)流換熱部分1 .20c的水以1.2m/s的速度外掠長(zhǎng)250mm的平板，tw=60C,求：（1）x=150mm處hx;(2)全板平均h;(3)板單位寬度的換熱量。對(duì)流體外掠平板

10、的流動(dòng)，從動(dòng)量微分方程導(dǎo)出邊界測(cè)無(wú)限空間中水平熱橫管和空氣間的自然對(duì)流換熱7m/s的流速，分別橫掠和縱掠外徑及管長(zhǎng)相同的兩2 .利用數(shù)量級(jí)分析的方法，層厚度的如下變化關(guān)系式:3 .空氣自然對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)：的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。4 .溫度為25c的空氣，以根水平管，已知水平圓管的外徑d=50mm,長(zhǎng)為1m,外壁溫度為155C。求：(1)上述兩種情況下，對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；(2)解釋所得計(jì)算結(jié)果。5 .一塊高H=1.5m,寬b=500mm的平板，一個(gè)側(cè)面絕熱，另一個(gè)側(cè)面溫度維持為85C,計(jì)算平板在下列三種布置位置情況下，與15c的空氣間的自然對(duì)流換熱量。(1)豎直放置；(2)熱面朝上水平放置(3)熱面朝

11、下水平放置。6 .空氣，橫向掠過(guò)叉排管束，管外徑d=25mm,管子間距，S1=50mm,S2=37.5mm,垂直于流動(dòng)方向的橫向排數(shù)Ni=16,沿空氣流動(dòng)方向的縱向排數(shù)N2=5,管壁溫度為60C,空氣進(jìn)管束時(shí)溫度tf'=10C,流出時(shí)溫度tf"=20C,流速Umax=5m/s。max求：(1)h;(2)管束單位長(zhǎng)度的對(duì)流換熱量。7 .內(nèi)徑d=10mm的管內(nèi)水流速Um0.309m/s,tf23.5C,tw48.3C,%100,計(jì)算h。8 .水以0.8kg/s的質(zhì)量流量在內(nèi)徑d=2.5cm的管內(nèi)作受迫流動(dòng)，管壁溫度'tw=90C,進(jìn)口截面水溫tf=20C,水被加熱后離開時(shí)

12、溫度tf"=40C,求管長(zhǎng)l。9 .簡(jiǎn)要分析下列情況下，流體在管內(nèi)受迫流動(dòng)時(shí)h的大小(1) 彎管與直管；(2) 長(zhǎng)管與短管；(3) 同種流體受迫流過(guò)管徑相同的管內(nèi)；(4) 不同流體以相同速度受迫流過(guò)管徑相同的管內(nèi)；(5) 同種流體以相同速度在管內(nèi)受迫流動(dòng)；(6) 體積流量相同的同種流體，在周長(zhǎng)相同的園管和扁管內(nèi)受迫流動(dòng)；(7) 流速相同的同種流體，在周長(zhǎng)相同的園管和扁管內(nèi)受迫流動(dòng)10 .有一雙層玻璃窗豎放置，高H=1.8m,寬b=1.2m,兩層玻璃間距8=125mm,玻璃溫度：內(nèi)層twi=20C,外層tw2=10C,試求通過(guò)玻璃窗的自然對(duì)流換熱損失。11 .在tw<tf的情況下

13、，空氣受迫沿豎壁從上往下流動(dòng)與從下往上流動(dòng)相比，哪種情況下的h大？12 .為什么冷凝器中管子多采用水平布置？13 .為什么垂直壁層流膜狀凝結(jié)h理論值偏??？14 .空氣橫掠管束時(shí)，沿流動(dòng)方向管排數(shù)越多，換熱越強(qiáng)；為什么蒸汽凝結(jié)時(shí)，沿凝液方向管排數(shù)越多，平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)越??？15 .要增大臥式冷凝器的換熱面積，采取以下哪種方案最好？(1) 增大d;(2)增加n；(3)增長(zhǎng)l。16 .響水不開，開水不響，原因何在？17 .水開了，處于沸騰過(guò)程的哪個(gè)階段？18 .兩滴完全相同的水滴在大氣壓下分別滴在表面溫度為120c和400c的鐵板上，哪塊上的水先被燒干？第八章第九章輻射換熱部分1 .微元面dA,在單

14、位時(shí)間內(nèi)輻射給微元面dA2方向的全波長(zhǎng)總能量為d(,),確定(1)輻射強(qiáng)度；(2)輻射力；(3)定向輻射力。2 .一黑體，表面溫度為2500C,求輻射力；輻射強(qiáng)度；如在表面鍍鋁，輻射力成為0.2106w/m2,則其發(fā)射率為多少(設(shè)表面溫度仍為2500C)；吸收率。3 .下列各式成立的條件是什么？(1)EI;(2);(3)1;(4)4 .兩種材料A和B,哪種材料可用于太陽(yáng)能集熱器的吸熱板？(取暖用的輻射采暖板也用這種材料，是否合適？)5 .估計(jì)A和B的發(fā)射率如何隨溫度而變化？6 .真空輻射爐，球心處有一黑體加熱元件，指出三處中，何處輻射強(qiáng)度最大？何處定向輻射力最大？7 .夏天，在陽(yáng)光下穿淺色衣服為好。而在鋼鐵廠的高溫車間，為什么工人們有的穿白色工作服，有的卻穿深色工作服？8 .常溫下呈紅色的物體表示此物體在常溫下紅光的單色發(fā)射率較其它色光為高(指不加熱條件下)，你認(rèn)為此種說(shuō)法對(duì)嗎？