2007华中科技大学传热学真题

12007传热学一、简答1）已知圆筒壁内外侧温度分别为t1和t2，若圆筒壁材料的导热系数为常数，试分别对(t1t2)和（t1t2）两种情况，画出稳态导热时圆筒壁内的温度分布曲线。2）用套管温度计测量容器内的流体温度tf，从肋片导热的角度分析，为了减小测温误差，套管材料应选用铜还是不锈钢？如何确定套管的几何参数？3）为什么冷凝器上装抽气器，将其中的不凝结性气体抽出？4）什么是大容器沸腾换热的临界热流密度？它在工程上具有什么意义？5）什么是辐射表面之间的角系数？在什么条件下角系数成为一个纯几何量？6）什么是有效辐射？若黑体的辐射力为Eb，投入辐射为G，试问黑体的有效辐射J为多少？7）什么是定向辐射强度，试讨论黑表面、灰表面和非金属固体表面的辐射强度在半球空间上的变化规律，同时指出哪些表面是等强辐射表面。8）请用传热学理论解释暖水瓶的保温原理。2二、分析1）如图所示的稳态平板导热系数测定装置中，试件厚度δ远小于其直径。由于安装制造不好，试件与冷、热表面之间各存在着一厚度为△的空气隙，△约为δ的1%。若试件的导热系数约为空气隙的导热系数的10倍。试分析因空气隙的存在引起的导热系数测定的相对误差。（通过空气隙的辐射和对流换热可以忽略不计）2）流体沿着一大平板流动，已知流流速为u∞，温度为T∞，平板温度为Tw（TwT∞）。试分别画出在Pr1和Pr1的条件下其壁面形成的速度边界层和热边界层厚度相对大小示意图，以及边界层内速度和温度的剖面曲线。3）如图所示，在两漫灰同心圆球壳之间插入同心辐射遮热球壳，解释为什么遮热球壳靠近外球壳即半径越大时辐射换热量越大？要求画出网络图。4）画出在下述条件下，换热器中冷、热流体沿换热面的沿程温度变化曲线。逆流式换热器（m1cp1m2cp2）顺流式换热器（m1cp1m2cp2）3三、一直径为75mm的金属球，导热系数为30W/(m·K)，热扩散率为1.25×10-6m2/s，初始温度为20℃，过程开始时用一电锯非常缓慢地将它等分成两半。电锯的功率为500W。与此同时，金属球表面被18℃的流体冷却，表面传热系数为50W/(m2·K)。假定锯面与流体之间的散热忽略不计，试求：（1）15min后金属的温度；（2）达到稳态时金属的温度。四、水以m=0.8kg/s的流量在内径d=25mm的管内流动，管子内壁面的温度保持Tw=90℃，水的进口温度Tf’=20℃。试求水被加热到Tf’’=40℃时的管子长度。给出水的物性量为：cp=4.174kJ/(kg·K)，λ=61.8×10-2W/(m·K)，ρ=995.7kg/m3，Pr=5.42，ν=0.805×10-6m2/s，μf=801.5×10-6kg/(m·s)，μw=314.9×10-6kg/(m·s)管内层流：Nu=1.86（RePrld）31（wf）0.14管内湍流：Nu=0.023Re0.8Pr0.4（wf）0.11横向流过圆管：Nu=0.193Re0.618Pr31五、有一圆柱体，如图所示，表面1温度T1=550K，发射率ε1=0.8，表面2温度T2=275K，发射率ε2=0.4，圆柱面3为绝热表面，角系数X3,1=0.308。求：（1）表面1的净辐射热损失；（2）绝热面3的温度。