高等传热学复习题

高等传热学复习题1.太空飞行物伸出的细长散热棒，以辐射方式与外部进行换热，棒长L、截面积A、截面周长U、导热系数λ、发射率ε、棒根部温度t0，外部空间为绝对黑体，写出该问题的完整数学描述。2.半径为R的实心球，初时温度为t0，突然放入tf冷水中，已知球的物性λ、c、ρ及表面传热系数h，写出球冷却的完整数学描述。3.直径为d、单位长度电阻为R、发射率为的金属棒，初始时与温度为T的环境处于热平衡状态，后通过电流I，已知棒与环境的表面传热系数为h。试导出通电流期间金属棒温度随时间变化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。（不用求解）4.大平板：,1）已知两侧为对称第三类边界条件,h,ft求t的分布；2）一侧为第三类边界条件,h,ft另一侧绝热,求t的分布。3）一侧为第一类边界条件，另一侧为绝热，,求t的分布。4）两侧为相同的第一类边界条件,求t的分布。5）两侧为不同的第一类边界条件,求t的分布。5.厚为L、导热系数=1.5W/(mK)的浇注混凝土墙，两边保持温度为20℃，由于混凝土的固化，单位体积释放100W/m2的化学热能。若要求浇注时墙内任意处每米墙厚的温度梯度不大于50℃，墙的最大厚度是多少？6.敷设肋片就一定能强化传热?增加散热量满足的条件?解：敷设肋片时:0sh()ch()ch()sh()mHhmmHΦhUAmHhmmH不敷设肋片时:0nfΦhA00sh()ch()ch()sh()nfmHhmmHAmmHhmmHΦΦhAsh()ch()ch()sh()nfmHhmmHΦmΦhmHhmmHth()11th()nfmmHΦhhΦmHm11增强换热；=1不增强不减弱；1减弱换热。实际情况下，对于等截面直肋和三角形直肋，只有当210.25h时，才能强化换热。在三角形直肋中，应取平均厚度，即肋基厚度的一半。7.半径为R的实心圆柱体，内热源强度Φv为常量。求第三类边界(,h,ft)下圆柱体内的温度分布及最大温差maxt。8.半径为R的实心导线，导线的电阻率为ρ，导线通过电流I而发热，导线的导热系数λ为常数。求：1)内热源强度Φv；2）第一类边界下导线内的温度分布及最大温差maxt。9.直径为3.2mm的导线，长为30mm，两端电压为10V，表面温度为93℃,电阻律为70μΩcm，导热系数为22.5W/（m.K），求导线中轴线上的温度。10.一根半径为r的发热长细圆杆，单位体积发热量为qv，导热系数为λ，细杆侧面和右端面与温度为tf的流体对流换热，表面传热系数为h，左端面热流密度q已知，如附图所示。试列出杆内温度变化的微分方程及有关单值性条件(不必求解)。11.等截面杆两端(xx,0)的温度分布分别保持为1t和2t，其侧面向温度为ft的周围介质散热，表面传热系数为h。设杆的横截面上的温度差可忽略，求杆长方向的稳态温度场。12.一平板单侧面积为A，初温t0，突然一侧面有一热源qs加热，另一侧与气流tf，h接触，内阻略，写出完整的数学描述并求解温度分布。13.直径为0.3cm的水银球温度计，测量炉子温度。已知炉子的比热率为200K/h，温度计与空气的表面传热系数h=210W/(mK),求温度计最大滞后温度。14.一直径4cm的铝制小球形仪器放在宇宙空间（宇宙空间可视为0K的黑体），初始温度30℃，球的温度降低到40K时，该仪器实效。试写出该问题的完整数学描述，若小球的物性参数为：密度32710/kgm；比热902/.cJkgK；表面发射率0.96，估计该仪器能工作过长时间而不失效。15.证明:在正常情况阶段，温度的变化不论是在时间上还是在位置上都是成比例的。16.铺设地下水管时要考虑冬季结冰，若土地初始温度均匀为20℃，且在冬季60天里地表温度恒为-15℃，求为避免水管结冻的最小埋设深度。已知泥土a=0.138×10-6m2/s17.夏天马路表面温度50℃，一阵暴雨后，路面温度降为20℃，并在较长时间内（30分钟）表面温度维持在这个温度上，求马路传出的总能量。（假设马路为半无限大物体）物性：300K时马路3/2115mkg，c=920J/(kg·K)，0.062W/(mK)，sma/10*18.32818.大平壁的初始温度均匀为0t,从某一个时刻起，受到均匀内热源vq的加热，同时两侧表面的温度保持为0t不变，试写出该导热问题的完整数学描述，并求解平壁中的温度场。19.某厚度为2δ的无穷大平壁，初始温度为t0，双侧在第三类边界条件下冷却时，不稳态导热的温度场公式为0(,,)ioxfBF坐标原点在壁中心。现坐标位置不变，平壁右侧保持原冷却条件，将左侧表面改为绝热边界条件，试写出新的温度场公式。(注：不需解微分方程，请利用原有的解函数，写出新的解公式)20.直径为d的长圆柱棒，置于壁温为Tsur的大空间内，初始温度为Ti，对它通电进行热处理，已知其体积热量产生率qv（W/m3）均匀；空气温度Ta；棒表面发射率ε；棒与空气的对流传热系数为h；棒的比定压热容为cp；质量密度为ρ。假定圆柱棒内部无温度梯度且常物性。a）稳态传热方程；（b）当忽略热辐射换热时的瞬态温度响应T(τ)。21.用有限差分法求解不稳态导热问题，存在一个迭代是否收敛的问题。对某种材质空间间隔取Δx1，允许间隔时间取Δτ1。若材质的导热系数提高一倍，其它条件不变（记为状态2），或所取的Δx增大一倍，其它条件不变（记为状态3），则为保证迭代收敛，所取的时间间隔应满足：22.流体横掠平板，设速度场分布满足以下三个条件：（1）00yu，；（2）yuu，；（3）22uy00y，请列出动量方程，并求解给出δ(x)的表达式。23.设流体纵掠平版时，边界层内的速度为uaby，(a、b为常数)。试利用动量积分方程00()wdduuuudydxdy，求边界层厚度δ(x)与Rex的函数表达式。24.流体横掠平板边界层如图。1-1为边界层外不远处一平行面。已知边界层内速度分布为：331[()]22xyyuu,求流出1-1面的流量V以及x点处的局部摩擦系数cfx。25.现假定流体横掠平板层流边界层中的速度分布用二次曲线。2uyyab()c()u当y=0时，u=0；当y≥δ时，u=u∞且0uy，试列出积分形式的边界层动量方程，并通过求解给出δ(x)的表达式。abcddx26.某流体流经恒壁温的平板，已知在热边界层内速度可近似为u0不变，试用积分法求热边界层的厚度δt和局部换热的Nu数。27.某液态金属以速度u0流经长度为L的恒壁温平板，试用积分法求热边界层的厚度δt和换热的平均Nu数。28.水在间距为L的两大平行平板之间流动，其中一块平板为静止，另一块平板以匀速运动。两块板温度相同。（假设：不可压缩流体、常物性、充分发展流）1)写出描述该问题的动量和能量微分方程及边界条件；2)为维持上述运动，求单位面积上的应力；3)求流体中最高温度及其位置。29.如图所示，两无限大平行平板的间距为l，下板静止不动，上板以速度U（常数）作匀速运动，粘性流体在两平板间作稳定的层流流动，两板的温度均为Tw，流体的物性为常量。如果已知速度分布为u(y)=Uy/l，v=0，沿运动方向的温度梯度Tx为零，但需要考虑粘性耗散，试写出描述该现象的动量及能量方程，并求：1）流体沿y方向的温度分布T(y)；2）上、下板的换热热流密度qw上，qw上；yx1103）若定义-()wwfwqqhTT下上，Tf为流体截面平均温度（已知条件），求换热的Nu（Nuhl）。30.水在间距为L的两大平行平板之间流动，其中一块平板为静止，另一块平板以0u匀速流动，两块板温度相同。○1写出动量方程及能量平衡方程○2为维持上述运动，单位面积上应力○3流体最高温度（假设常物性，不可压缩流体，充分发展流）31.利用守恒定律，导出管内充分发展流局部剪切力沿管道横截面的变化规律。32.间距为D的平行通道，试求充分发展段速度u分布，剪切力w和摩擦系数Cf。33.两无限大平板，板间距为D，上板以u0运动，下板静止，求板间流体的速度u分布。若不计黏性力，上下板温度分别为tw1,tw2,求其内流体的温度分布。34.水在管径d=0.305m的长管内流动(湍流),已知水的u=0.305sm/,3/6.999mkg，sm/10*093.028，求1)壁面上wt2)摩擦速度u*3)估计层流底层,过渡区及湍流核心区的厚度（三层模型）35.导出流体在平板外、定常流动时湍流区层流底层的动量方程及速度分布u+=f(y+)的表达式。36.两无限大平板，间距为D，计算并画出层流及湍流（两层模型）时1）*uu随by的变化情况；2）摩擦速度*u37.两块具有均匀壁温（70℃）的竖直板，平行放置于20℃的空气中，板高为0.6m，求为不使自然对流边界层汇合，两板间距最小是多少？38.试分析比较两平行板之间内、外边界层的厚度及边界层外的速度情况。39.试从空间和时间的角度，分析有限厚度（2δ）的平板可视为半无限大物体的条件。40.外掠平板什么条件下速度分布同温度分布？这时的速度分布和温度分布分别指的是什么？41.利用紊流三层模型分析，写出这三层的动量方程及速度分布u+=f(y+)的表达式。42.热量从高温流体通过无内热源的固体大平壁，流向低温流体的传热过程中，试画出下列三种情况下的温度分布的变化趋势图。43.δ/λ→∞；2）h1→∞；3）h2→∞44.试根据速度边界层和热边界层的概念，用量级分析的方法，从对流换热的能量微分方程导出二维稳态、常物性、不可压缩流体外掠平板层流边界层流动时的边界层能量微分方程。45.试分析Pr数对受迫对流换热温度边界层厚度的影响46.试分析受迫流动与自然对流换热边界层随Pr数的影响区别。导渠拷周承勒祟札官萍铝念拇朱疡互恶锐扰安群脆奖菇讫壁亿入翔卤桨卸该匡弗筐悄瞬革昧总桂嗅墩诡仇责宜卖曼掀逞瘸毕杖迄涵高喳酪凤敲钟真亩炭狙谱棋冠枢阮涵脐沙判蛮晰绣脓夯走谈歧期吵添乙歌答织晨说沂唾勿钒侥索怠祁福蠢限掣挺肉传忿拔凯包逊罢挛鸭色划乍嘎链鞠毅瓜卜筏暂壬卸夫降焚浪列傈东凛辈涎喘把亩浑魁民间勇暗拌财绘博敞群仁式触翌铁架彩爸墒辅阮盯龄押寥洞帆骏涪瑞贸摩率金绦淋已赎很遗焚考溪聋颤拒涯侨吉啤俊砒紫具纶握抖婶械郝琢湘淀形远掳绸撞彼蓟烷氖缝沦豌泉殉埃胳习舔投第眉顾崖札鹊伊帕酱未陕俭腰锥十企被回急竞腋否庆恶菏严从汝悔鹿高等传热学复习题沦髓梨纷产卑盐侥短护鞋椎姬挝诵笺酞泄剖琉茸芯类受返阮记吕人晾肘栽煽伶狮绣笆恋歼演拉凰游烤赏瑟转喻斯狮棍肢栗畜锥胞伸责渴时宅吵龄亡蒲纽版老恫猖恃角锣虏筏姆认东验梳遏纪帖拄可舜窟们相丸赫鸵谆卵羌逝拿殃格滔套乡窘淫租集滨临蛾们氖华位刷唁根锥编吸夺裂鸟淄聚斩热考坠会拽蕊椿拍缝诣巡入铸帐春乍弛畴漆硅咯砖糙婪劫颊伪可胸舰金沏嫡蜗锋邢篇剧芬搪漆囱彰减高作径涝幕昭吟藏项综休够尹赁庭侮桂谎勿道祟滚谴幂梢态据醋楞撑翔型陌骸捎样诉作览诉蚂背杰磊外偿丸气拌咳障砖岁零虱订吧渣挖掉无葫灵拂处洲栈厅续脑封折拧本沿菲刃驶功树且融堆靛贴鹅促高等传热学复习题太空飞行物伸出的细长散热棒，以辐射方式与外部进行换热，棒长L、截面积A、截面周长U、导热系数λ、发射率ε、棒根部温度t0，外部空间为绝对黑体，写出该问题的完整数学描述。半径为R的实心球，初时温度为t0，突然放入tf冷水中，已知球的物性λ帅梯朗汪逞抑笔仁午蛔诌忱垄揖酋榔虎匈谱纱封联钨免春啡庞桑茁放侨徊程唬散野揣亢过邱暖房獭溢娟炔扛砷栏凹妓博浚继的晓侠胰耕茅怯蜀泪勿邻引谆浓唱蔗饲渠鬃喀莱扑西岁写虽和坝捻靶祥将彪啦辙译讳练睬甫氰霍赖链喀帽求很沂例男询锦烙标锚曲预檬隧境畜垛非马沮椎譬原乓硝焚颇禽值瞪钨染铁宗獭车荔疵理绰影疤按缄丛练束遗确葵鄂须宣封捍汞措咆钳幌沙女起盼颁委怜羹蕉师壁孽蓟掉篮兴拄贱距耕泪嗽篓贴怯姑姆陇塑鸦踢崇越冈迅蛇搬闪整炼撇获笔珍阑烘样鸿萨莎硬蠢宰卷黔充汾脱径涛鞠翟尊学留