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同济大学机械学院暖通传热学（一）•名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共20分）21.导热基本定律22.非稳态导热23.凝结换热24.黑度25.有效辐射•简答题(本大题共2小题,每小题8分,共16分)26.简述非稳态导热的基本特点。27.什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？•计算题（本大题共2小题，每小题12分，共24分）28.一内径为300mm、厚为10mm的钢管表面包上一层厚为20mm的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为48和0.1，钢管内壁及保温层外壁温度分别为220℃及40℃，管长为10m。试求该管壁的散热量。29.一内径为75mm、壁厚2.5mm的热水管，管壁材料的导热系数为60，管内热水温度为90℃，管外空气温度为20℃。管内外的换热系数分别为和。试求该热水管单位长度的散热量。同济大学机械学院暖通•名词解释(本大题共5小题,每小题4分,共20分)21.导热基本定律:当导热体中进行纯导热时,通过导热面的热流密度,其值与该处温度梯度的绝对值成正比,而方向与温度梯度相反。22.发生在非稳态温度场内的导热过程称为非稳态导热。或：物体中的温度分布随时间而变化的导热称为非稳态导热。23.蒸汽同低于其饱和温度的冷壁面接触时,蒸汽就会在壁面上发生凝结过程成为流液体。24.物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比。25.单位时间内离开单位表面积的总辐射能。•简答题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）26.（1）随着导热过程的进行,导热体内温度不断变化,好象温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样,习惯上称为导温现象。这在稳态导热中是不存在的。（2）非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处不等的，而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。（3）非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。27.（1）对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。（2）平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用，因为增加了一项导热热阻，从而增大了总热阻，达到削弱传热的目的。（3）圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用，虽然增加了一项热阻，但外壁的换热热阻随之减小，所以总热阻有可能减小，也有可能增大。•计算题（本大题共2小题，每小题12分，共24分）28.解：已知d1=300mmd2=300+2×10=320mmd3=320+2×20=360mmmtw1=220℃tw2=40℃同济大学机械学院暖通=9591.226W29.解：已知d1=75mm=0.075md2=75+2×2.5=80mm=0.08mtf1=90℃tf2=20℃=572.2W/m传热学（二）三、名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共20分）21．稳态导热22．稳态温度场23．热对流24．传热过程25．肋壁总效率四、简答题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）26．不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如何？凝汽器如何解决这个问题？27．写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式，它是根据什么原理建立起来的？它在导热问题的分析计算中有何作用？同济大学机械学院暖通五、计算题（本大题共2小题，每小题12分，共24分）28．两块平行放置的平板1和2，相关尺寸如图示。已知：t1=177℃、t2=27℃、ε1=0.8、ε2=0.4、X1，2＝0.2。试用网络法求：•两平板之间的辐射换热量；•若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少？29．一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。流量为2.5kg/s的冷却水在管内流动，其进出口温度分别为15℃和60℃，比热为4174J/(kg·k)；热油进出口温度分别为110和70，比热为2190J/(kg·k)。传热系数为400W（m2·k）。试计算所需的传热面积。三、名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共20分）21、发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。（或：物体中的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。）22、温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。）23、依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一处的热传递现象。同济大学机械学院暖通24、热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。25、肋侧表面总的实际散热量与肋壁两侧温度均为肋基温度的理想散热量之比。四、简答题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）26、（1）因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即气相热阻，所以αc降低。（3分）（2）在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为1%时，换热系数将只达纯净蒸汽的40%左右，后果是很严重的。（3分，答50%左右也可）（3）这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。（2分）27、（1）直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为：（3分）（2）它是根据导热基本定律（或傅里叶定律）和能量守恒定律建立起来的。（2分）（3）作用：确定导热体内的温度分布（或温度场）。（3分）五、计算题（本大题共2小题，每小题12，共24分）28、（1）(3分)(2分)=1105.65W（1分）•若两表面为黑体表面，则（3分）同济大学机械学院暖通（2分）=1492.63W（1分）29、（1）已知：qm2=2.5kg/s•计算平均温差（5分）（2）计算水所吸收的热量（3分）（3）计算传热面积由得(4分)传热学（三）三、名词解释（本大题５小题，每小题４分，共２０分）21.换热器的效能（有效度）22.大容器沸腾23.准稳态导热24.黑体25.复合换热四、简答题（本大题共２小题，每小题８分，共１６分）26.气体辐射有哪些特点？27.为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？同济大学机械学院暖通五、计算题（本大题２小题，每小题１２分，共２４分）28.某炉墙由耐火砖和保温板组成，厚度分别为200mm和80mm，导热系数分别为0.8W/(m.K)和0.11W/(m.K)，炉墙内外侧壁温分别为600。C和70。C。求炉墙单位面积的热损失和两层材料间的温度。29.以0.8m/s的流速在内径为2.5cm的直管内流动，管子内表面温度为60。C，水的平均温度为30。管长２m。试求水所吸收的热量。（已知30。C时,水的物性参数为：Cp=4.17KJ/(kg.K),λ=61.8×10-2W/(m.K),ρ=995.7kg/m3,μ=0.805×10-6m2/s,）Pr=5.42,水60。C时的υ=469.9×10-6kg/(m.s))。已知水在管内流动时的准则方程式为（１）Nuf=0.027Ref0.8Prf0.4ε1εR适用条件：Ref=104—1.2×105,Rrf=0.6-120,水与壁面间的换热温差t≤30C°（２）Nuf=0.027Ref0.2Prf1/3(μf/μw)0.11ε1εR适用条件：Ref=104~1.75×106,Prf=0.6~700,水与壁面间的换热温差t３０以上两个准则方程式的定性温度均为流体的平均温度（μw的定性温度为管内壁温度）,特性尺度为管内径。传热学（三）参考答案三、名词解释（本大题共5小题，每小题4分，共20分）21、换热器的实际传热量与最大可能传热量之比。或22、高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。23、物体内各点温升速度不变的导热过程。24、吸收率等于1的物体。25、对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。四、简答题（本大题共2小题，每小题8分，共16分）26、（1）气体的辐射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。（2）气体的辐射（和吸收）是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射（和吸收）只在表面进行。同济大学机械学院暖通评分标准：（1）答出4分：（2）答出4分。27、（1）因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。（2）但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。（3）所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。评分标准：（1）答出2分；（2）答出2分；（3）答出3分。传热学(四)三、名词解释（每小题2分，共4分）41.温度场42.吸收率四、简答题（每小题3分，共9分）43.简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。44.蒸汽凝结换热中有不凝结气体存在时，对凝结换热有什么影响？45.角系数有哪些特性？五、计算题（每小题5分，共15分）46.平壁，厚度=80mm，两表面温度分别维持在20（℃）和0℃，平壁的高温面受到流体的加热，流体温度tf=100℃,表面传热系数W/（m2·k）。当处于稳态时，试确定平壁材料的导热系数。47.压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过，a0=90W/(m2·k)，冷却水在管内流过a1=6000W/(m2·k)。冷却管是外径为16mm，厚1.5mm的黄铜管。求：1）此时的传热系数；2）若管外表面传热系数增加一倍，传热系数有何变化；3）若管内表面传热系数增加一倍，传热系数又作何变化。同济大学机械学院暖通48.一顺流换热器，其冷流体进出口温度分别为10℃和30℃，热流体进出口温度分别为80℃和50℃，试比较对数平均温差和算术平均温差，并说明能否用算术平均温差代替对数平均温差？六、综合计算（每小题8分，共32分）49.一平壁水泥泡沫砖构成，厚度为50cm，导热系数，高温面维持200℃、低温面为50℃。试求：（1）通过平壁的热流密度；（2）维持热流密度不变时，计算在墙壁内温度为70℃处，距离温墙面的厚度为多少？50.30℃的大铜板，被置于400℃的炉中加热10分钟后，测得铜板温度上升到150℃。已知铜板两侧与周围环境间的表面传热系数为125W/（m2·k），铜板的=8440kg/m3，CP=377J/（kg·k）,。试估算铜板的厚度是多少？51.水以1.5m/s的速度流过内径为25mm的加热管。管的内壁温度保持100℃，水的进口温度为15℃。若要使水的出口温度达到85℃，求单位管长换热量。（不考虑修正）同济大学机械学院暖通[提示：已知：50℃的水52.抽真空的保冷瓶胆是双壁镀银的夹层结构，外壁内表面温度为30℃，内壁外表面温度为0℃，镀银壁黑度为0.03。计算由于辐射换热单位面积人散热量。传热学（四）答案及评分标准三、名词解释（每小题2分，共4分）41.温度场是指某一瞬间物体中各点温度分布的总称。42.外界投射到某物体表面上的辐射能，被该物体吸收的百分数。四、简答题（每小题3分，共9分）43.（1）导热系数大，则流体内部、流体与壁面间的导热热阻小，表面传热系数就大。（2）粘度大，流速就低，表面传热系数就小。44.形成气体热阻，使表面传热系数大大减少。45.（1）角系数的相对性（2分）（2）角系数的完整性（1分）（3）角系数的可加性（1分）五、计算题（每小题5分，共15分）同济大学机械学院暖通46.由（3分）得（2分）47.（1）对于管外表面积的传热系数为（2分）（2）略计算壁热阻，传热系数为传热系数增加了96%（3)传热系数增加还不到1%抓住分热阻最大的那个环节进行强化，才能收到显著效果。48.对数℃算术℃（1分）差别（1分）六、综合计算（每小巧玲珑题8分，共32分）49.（2分）同济大学机械学院暖通（2分）由（1分）有（2分）50.①设，采用集总参数法②校核假设假设正确（2分）51.定性温度℃流动为紊流（2分）52.同济大学机械学院