201220132传热学b期末试题及答案.doc

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试题A：
一、简答题〔每题4分，共40分〕
黑体的单色辐射率最大位置随温度升高是向长波方向还是向短波方向移动？这种移动的规律是由哪个定律确定的？
答：向短波方向移动，维恩位移定律
对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为什么？
答：复合换热、导热、对流换热
绝热边界是第几类边界条件？边界上的温度梯度是多少？
答：第二类边界条件，边界上的温度梯度为零。
半径为R的长圆柱，水平放置在空气中冷却，空气的外表传热系数为h，导热系数为，圆柱体的导热系数为。请写出此时的毕渥数及努塞尔数。
答：
有一外表为灰体的物体放在一个大房间中，房间可看做黑体。试画出由该两个外表构成的封闭空间的辐射换热网络图。〔房间面积及物体外表积相比可以认为无限大〕
暖气片的肋片加在空气侧，请解释原因？
答：空气侧对流热阻比水侧对流热阻以及管壁的导热热阻大很多，所以肋片加在空气侧，可以减小总热阻，明显增大传热系数。
Bi数满足什么条件，就可以使非稳态导热问题按第三类边界条件所求解的结果转化为第一类边界条件的解？为什么？
答：假设Bi数为无穷大，此时外表温度及周围流体温度相等，为第一类边界条件。
某黑体向外发出的定向辐射强度为，求该黑体的温度为多少？
Ｔ＝863Ｋ
肋效率是不是越高越好？当肋效率时，肋高是多少？
答：肋效率不是越高越好。肋片高度分别为0时肋效率。
10．有两块平行放置的大平壁，其中之一是黑体，另一块是灰体。假设两者温度相等。试问黑体及灰体中哪个辐射力大？黑体及灰体之中哪个有效辐射大？为什么？
答：黑体的辐射力大。有效辐射两者相等，因为处于热平衡，J＝Eb。
二、实验题〔10分〕
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写出水自然对流换热实验的数据整理成的公式形式，实验中如何实现自然对流换热？实验装置中的冷却管和辅助加热管有什么作用？
答： 4分
为实现自然对流换热应使测试管及水的温差足够小。 3分
实验装置中的冷却管和辅助加热管可以使容器中的水温各处均匀一致。3分
三、计算题〔共50分〕
1、〔10分〕在一台1-2型壳管式冷却器中，管内冷却水从16℃升高到35℃，管外空气从119℃下降到45℃。空气流量为/min，温差修正系数，换热器的总传热系数为k=84W/()。试计算所需的传热面积。水，空气
解：根据条件℃℃
℃℃k=84W/()
根据热平衡方程 =××〔119-45〕= kW 3分
逆流时对数平均温差℃
2分
温差修正系数，那么平均温差℃　2分
根据传热方程　　　　　　　4分
2、〔10分〕一漫射外表，其光谱吸收比及波长的关系可表示为：λ≤3μm时，
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α〔λ〕=；λ=3～6μm时，α〔λ〕=；λ>6μm时，α〔λ〕=0。光谱投入辐射Gλ按波长分布的关系为：λ≤8μm时，Gλ=4000W/；λ>8μm时，Gλ=0。在某一瞬间，测得外表温度为1100K。试计算：
〔1〕单位外表积所吸收的辐射能；
〔2〕该外表的发射率及辐射力；
〔3〕设物体内无内热源，无其它形式热量传递，确定在此条件下物体外表的温度随时间如何变化。
黑体辐射函数表
3000
6400
3100
6500
3200
6600
3300
6700
3400
6800
3500
6900
解：〔1〕
4分
〔2〕，
漫射外表，
　　　　　2分
　　　2分
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〔3〕该外表发出的辐射能已超过全部投入辐射能，因此外表温度随时间降低。　　2分
3、〔10分〕一钢板初始温度为500℃，将其置于20℃的空气中。钢板厚δ=20mm，λ=45W/，a=×10-5m2/s，h=35 W/。求：使钢板冷却到及空气相差10℃所需的时间。
解：<可以用集中参数法3分
　　　　　　　　　　　　　　　3分
其中θ=10℃θ0=500-20=480℃
　　2分
解得 　　　　　2分
4、〔10分〕一根d=50mm、长度l=8m的钢管，×的砖槽道内。假设钢管温度和发射率分别为t1=250℃、ε1=，砖槽壁面温度和发射率分别为t2=27℃、ε2=，试计算该钢管的辐射热损失。
解：根据条件，钢管为凸外表，且其X1,2=1　　　　　　　　　　　　　　　2分
　　4分
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4分
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5、〔10分〕温度为30℃的空气以m/s的