上海海事大学传热学试题zonghe

1绪论•传热有哪几种基本形式，其每种基本形式的特点是什么？•试用传热理论来分析热水瓶中的传热过程及其基本形式？•试分析航空发动机五大部件中的传热问题？（五大部件为进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管。）•目前预测世界环境温度在不断升高，这种气象变化与传热学有什么关系？•试分析家用电器中的传热现象（如冰箱、空调、烘箱等）？如何节省能源，提高效率？第一章•何谓导热系数？影响因素是什么？•试比较有内热源和无内热源时平壁导热的温度分布规律(设=常数；)•管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，若，试问如何布置合理？•等截面伸展体稳态导热时，肋端边界条件的影响为何？•=C时，在平壁、圆筒壁和球壁中温度分布是何规律？•何谓热阻？平壁、圆筒壁和球壁的热阻如何表达？对流热阻如何表示？•谓接触热阻？影响因素是什么？•已知导热系数为2.0W/(mK)的平壁内温度分布为T(x)=100+150x，试求单位面积的导热热流量？9*、由A、B、C、D四种材料构成复合平壁（图1-30）λA=75W/(m.K),δA=20cm;λB=60W/(m.K),δB=25cm;λC=58W/(m.K),δC=25cm;λD=20W/(m.K),δB=40cm;AA=AD=2m2,AB=AC试求：1)各项导热热阻及热流图；2)通过复合壁的热流量；3)材料D左面的温度。210*、试考虑如图1—31所示图形中的一维稳定热传导。假定无内热生成，试推导出导热系数的表达公式。已知，，A、T、x的单位分别为K和m。11、一则著名绝热材料制造厂所作的电视广告声称，对绝热材料来说，重要的不是材料的厚度，而是热阻R。欲使R值等于19，需4Ocm的岩石，38cm的木头或15cm的玻璃纤维。认为这则广告合理吗？12、有一种材料的导热系数按下列关系式随温度变化：，倘用这种材料制成平壁，试求其单位面积的热阻方程式。13、图中表示一正方形平板为均匀温度的边界条件，试利用热传导方程的精确解求平板中点(0.5，0.5)的温度；要求只考虑无穷级数的前五个非零项，并估计只取无穷级数前三项所造成的误差。14*、砖墙厚15cm，导热系数0.6W/(m·K)，在砖墙外侧敷设保温材料，其导热系数为0.14W/(m·K)。为使热流密度不超过1000W/m2，问需敷设多厚的保温材料（设内侧壁温900℃，外侧壁温20℃）。15、等厚度环肋，肋厚4mm，肋基直径100mm，肋的导热系数130W/(m.K)，肋壁与介质间的传热系数为30W/(m2·K)，介质温度为15℃，当肋片散热热流量为150W，而肋基温度不大于75℃时，肋的高度应为多少？16、外径40mm的管道，壁温为120℃，外装纵肋12片，肋厚0.8mm，高20mm，肋的导热系数为95W/(m.K)，周围介质温度为20℃，对流传热系数为20W/(m2.K)，求每米管长散热量？17、外径为50mm，表面温度为180℃的圆管，在它的外面用热系数为0.14W/(m.K)的保温材料包扎起来，厚为30mm，外表面温度小于60℃，计算每米管道的散热量。如果保温材料换成为0.034W/（m.K）的导热系数的材料，其它条件不变，试计算该保温材料的厚度。318、直径2Ocm的球，整个被大量玻璃纤维所包围。安置在球内部的加热器使球外表面保持170℃，此时玻璃纤维外边界温度为2O℃，试问在热稳定条件下必须向加热器提供多少功率？19*、测量土壤导热系数方案中，将电热长杆垂直埋于地下。设计中杆长为1m，直径为2.5cm，为了避免土壤性质明显变化，当土壤温度为10℃时，杆表面最大温度为55℃，如果土壤导热系数为1.7W/(m·K)，试计算电加热器所需功率？20、厚度为25cm的无限大平壁，导热系数，t为摄氏温度，已知在时，℃，时，℃。如把厚度五等分，试写出一维稳定导热的数值解步骤及全部节点方程。21*、图1-34给出了某物体一部分，1-4-7面是绝热的，1-2-3面的对流传热系数h=28W/(m2·K)，固体导热系数3.5W/(m·K)。试用数值法计算节点1、2、4、5。第二章1、何谓非稳态导热？非稳态导热的数学表达式？2、何谓集中热容法？使用该法的判别标准是什么？3、试述热扩散率、毕奥数和傅里叶数的组成相它们的物理意义？4、海斯勒图的来由及使用方法？5、试写出如下热传导问题的数学描述：1)一块平板，，初始温度为F(0)。当时间t0时。x=O处为绝热边界,x=L处边界以对流方式传给温度为零的介质。42)一实心圆柱体，Orb,初温为F(r)。当时间投t0时，物体内产生q(r)W/m3的热量,在r=6处，以对流形式传给温度为零的介质。3)一实心球，初始温度为F(0)。当时间t0时，物体内产生q(r)W/m3的热量，而r=b处始终保持均温T0。•炉用高频电磁场使加热物体内分子产生振荡，其效果相当于均匀内热源。一般烘箱靠辐射加热，需加热时间较长。试定性画出一块厚为的平板食物置于上述两种炉子中加热时的温度分布曲线：1)加热开始前；2)刚开始加热；3)加热过程申间时刻；4)接近终了时（设终了时，最低温度相同）。7、温度为Ti=500℃的钢板放在25℃的空气中冷却，求钢板冷却到100℃时所需要的时间？(设钢板导热系数=46.5W/(m·K)，厚度=3mm,=790Okg/m3，KJ/（kgK），h=l7.5W/(m2.K),)8*、直径为60mm的铜球，初始温度为300℃，把它置于20℃空气中冷却，经20分钟后，铜球的温度为多少？（铜球λ=85W/(m·K)，a=2.95×10-5m2/s，表面的h=30W/(m2·K)。）•始温度为80℃，直径为2Omm的紫铜棒突然横置于气温为20℃，流速为12m/s的风道中，5分钟后紫铜棒温度降至为34℃，试计算气体与棒之间的对流传热系数h？(已知铜棒=8954kg/m3，=383.1J/(kg.K)，=386W/(m.K)。10*、用非稳态导热法测量燃气与叶片的对流传热系数。把边长为5mm的铜质立方体埋入叶片，一面与燃气流接触，其余面均用绝热胶粘结于叶片中，可视为绝热。若燃气温度为1000℃，铜块经燃气加热后，经5秒钟从30℃升至500℃。（铜的物性λ=380W/(m·K)，ρ=8940kg/m3，cp=385J/(kg·K)。）11、直径为12cm的铁球(52W/(m·K)，=1.7x1O-5m2/s)在h为75W/(m2.K)的油池内冷却42分钟，若对直径为3Ocm的不锈钢球(l4W/(m.K)，=3.9Xl0-6m2/s)，实现相似冷却过程需多少时间？对流传热系数为多少？12、一块380X240XlOOmm3的肉，初始温度为28℃，突然将它放入-1O℃的冷库中冰冻，冷库中当量传热系数h=25W/(m2·K)。试问肉的中心温度达0℃时需多少时间？(已知肉0.55W/(m·K),=1.28x1O-7m2/s)。13、一只初始温度为30℃的苹果放入温度为l℃的冰箱中，假若苹果在冰箱中的表面当量传热系数h=60W/(m2.K)，苹果的=0.58W/(m.K)，=1.4X1O-7m2/s，当量直径90mm，试问苹果中心温度降至2℃所需时间？14*、在温度为250℃的烘箱中烤山芋。设山芋的当量直径为5cm，初温为20℃，物性可近似取50℃时水的值，试估算烘烤20分钟后山芋的中心温度。取表面对流传热系数20W/(m2·K)。15、直径lOcm，长lOcm的钢制圆柱体，初温为250℃。将其突然浸入30℃的油槽中淬火，对流传热系数h=280W/(m2·K)。求:1)2分钟后圆柱体的中心温度；2)2分钟后底面和顶面的中心温度？516*、边长为10cm的铝制立方体，初始温度为350℃，将其浸入90℃的液体中，对流传热系数h=1200W/(m2·K)，试计算1分钟后表面中心处的温度？（铝λ=204W/(m·K)，a=8.42×10-5m2/s）。17、一直径为0.5mm的热电偶(=8930kg/m3，，c=400J/kgK)，用来测120℃的气流温度，试问热电偶过余温度为初始温度1%和0.1%时所需时间？这时热偶指示温度为多少？(初始温度为25℃，h=95W/(m2·K)。)总复习题基本概念:•薄材:在加热或冷却过程中,若物体内温度分布均匀,在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度,则该物体称为----.•传热:由热力学第二定律,凡是有温差的地方,就有热量自发地从高温物体向低温物体转移,这种由于温差引起的热量转移过程统称为------.•导热:是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时,发生的热量传输的现象.•对流:指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象.•对流换热:指流体流过与其温度不同的物体表面时,流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为------.•强制对流:由于外力作用或其它压差作用而引起的流动.•自然对流:由于流体各部分温度不同,致使各部分密度不同引起的流动.•流动边界层:当具有粘性的流体流过壁面时,由于粘滞力的作用,壁面附近形成一流体薄层,在这一层中流体的速度迅速下降为零,而在这一流层外,流体的速度基本达到主流速度.这一流体层即为-----.•温度边界层:当具有粘性的流体流过壁面时,会在壁面附近形成一流体薄层,在这一层中流体的温度迅速变化,而在这一流层外,流体的温度基本达到主流温度.这一流体层即为-----.•热辐射:物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为------.•辐射力:物体在单位时间内,由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量.•单色辐射力:物体在单位时间内,由单位表面积向半球空间发射的波长在λ--λ+dλ范围内的辐射能量.•立体角:是一个空间角度,它是以立体角的角端为中心,作一半径为r的半球,将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方r2的比值作为------的大小.6•定向辐射强度:单位时间内,在单位可见面积,单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为----.•传质:在含有两种或两种以上组分的流体内部,如果有浓度梯度存在,则每一种组分都有向低浓度方向转移,以减弱这种浓度不均匀的趋势.物质由高浓度向低浓度方转移过程称为----.•分子扩散传质:静止的流体中或在垂直于浓度梯度方向作层流流动的流体中的传质,有微观分子运动所引起,称为----.•对流流动传质:在流体中由于对流掺混引起的质量传输.•有效辐射:单位时间内,离开所研究物体单位表面积的总辐射能.•灰体:单色吸收率,单色黑度与波长无关的物体.•角系数:有表面1投射到表面2的辐射能量Q1→2占离开表面1的总能量Q1的份数,称为表面1对表面2的角系数.•辐射换热:物体之间通过相互辐射和吸收辐射能而产生的热量交换过程.填空题:•当辐射投射到固液表面是表面辐射，投射到气体表面是----------辐射。容积•气体常数R量纲是-------------。[L2t-2T-1]•当辐射物体是--------------时，辐射力是任何方向上定向辐射强度的--------倍。漫辐射表面,Л•强制对流换热的准数方程形式为-----------------.Nu=f(Re,Pr)•描述流体运动方法有-------------和------------------两种方法.拉氏法,欧拉法•对于一个稳态的流动传热现象而言,其准数方程式可表示为------------------.Nu=f(Re,Pr,Gr)•自然对流换热的准数方程式可表示为------------------.Nu=f(Pr,Gr)•热辐射过程中涉及到的三种理想物体有---------------.黑体,透明体,镜体•实际上大部分工程材料在----------------范围内,都表现出灰体性质.红外线•善于发射的物体同时也善于-----------.吸收•角系数是一个与----------------------有关的纯几何量.辐射物体的尺寸,空间位置•实际物体的辐射力与------------的比值恒等于-----------的黑体的辐射力.辐射来自于黑体的吸收率,同温度下•灰体