传热学期末试题及答案(计算题精选).docVIP

1、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。 解：已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 × 10=320mm d 3 =320+2 × 20=360mm m ??????????t w1 =220 ℃ t w2 =40 ℃ ?????????? ?????????? ??????????=9591.226W 2、一块厚20mm的钢板，加热到5000C后置于200C的空气中冷却。设冷却过程中钢板两侧面的平均表面传热系数为,钢板的导热系数为，若扩散率为。试确定使钢板冷却到空气相差100C时所需的时间。 解：由题意知 故可采用集总参数法处理。由平板两边对称受热，板内温度分布必以其中心对称，建立微分方程，引入过余温度，则得： 解之得： 3、如图所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导 　出内角顶节点O（m,n）的离散方程式。且Δx=Δy时，解出内角 顶节点O（m,n）的温度分布??（8分） ? 解： 4、压缩空气在中间冷却器的管外横掠流过， a 0 =90W/(m 2 · k) ，冷却水在管内流过 a 1 =6000W/(m 2 · 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。 解：）对于管外表面积的传热系数为 ?????????? ??????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。 5-已知：20℃的水以2m/s的流速平行地流过一块平板，边界层内的流速为三次多项式分布。 求：计算离开平板前缘10cm及20cm处的流动边界层厚度及两截面上边界层内流体的质量流量（以垂直于流动方向的单位宽度计）。 解：20℃的水 （1）x=10cm=0.1m =19880.72 小于过渡雷诺数. 按（5—22） 设 ==998.22=1.298 （2）x=20cm=0.2m =39761.43 （为尽流） m 、 6、 水流过长为10m的直管，入口温度为20℃，出口温度为40℃，管内径d＝20mm，水在管内流速为2m/s，求对流换热系数和平均管壁温度。 已知：30℃水的物性为λ＝0.618W/(m·K)，ν＝0.805×10－6m2/s，Pr=5.42，ρ＝995.7kg/m3,cp=4.17kJ/(kg·K)。管内紊流强制对流换热关联式为 。 解：定性温度 ℃ 由热量平衡得： 则： 设管壁平均温度为t，则： 解得：t＝43.4℃ 7、试确定一个电功率为100W的电灯泡发光效率。假设该灯泡的钨丝可看成是2900K的黑体，其几何形状为的矩形薄片。 解： 可见光的波长范围0.38～0.76 则 由表可近似取 在可见光范围内的能量为 发光效率 8、有一圆柱体，如图2所示，表面1温度，发射率，表面2温度，发射率，圆柱面3为绝热表面，角系数。求：（1）表面1的净辐射损失；（2）绝热面3的温度。 解： (1) ? 　 ?,? ,?? ,?? ??? ?……………………………... (2) ???? ∴? …………………... 9、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 2190 J/(kg · k) 。传热系数为 400W （ m