南昌大学传热学复习资料(计算题).doc

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1、1.相距很近且彼此平行的两个黑体表面，若（1）两表面温度分别为1800K和1500K；（2）两表面温度分别为400K和100K。试求两种情况下辐射换热量的比值。由此可以得出什么结论？解：（1）两表面温度分别为1800K和1500K时：（2）两表面温度分别为400K和100K时：二者比值：由此可以看出，尽管冷热表面温度都是相差300K，但前者的换热量是后者的213倍。因此，辐射在高温时更重要。2.如图所示的墙壁，其导热系数为50，厚度为50，在稳态情况下的墙壁内一维温度分布为：式中的单位为℃，的单位为。试求：（1

2、）墙壁两侧表面的热流密度；（2）壁内单位体积的内热源生成热。解：（1）由傅里叶定律：所以墙壁两侧表面的热流密度：（2）由导热微分方程：得：3.如图所示的长为30，直径为12.5的铜杆，导热系数为386，两端分别紧固地连接在温度为200℃的墙壁上。温度为38℃的空气横向掠过铜杆，表面传热系数为17。求杆散失给空气的热量是多少？解：这是长为15的等截面直肋的一维导热问题。由于物理问题对称，可取杆长的一半作研究对象。由公式知：一半热量：其中℃所以故整个杆的散热量4.一块无限大平板，单侧表面积为,初温为，一侧表面受温度

3、为，表面传热系数为的气流冷却，另一侧受到恒定热流密度的加热，内部热阻可以忽略。试列出物体内部的温度随时间变化的微分方程式并求解之。设其他几何参数及物性参数已知。解：由题意，物体内部热阻可以忽略，温度仅为时间的函数，一侧的对流换热和另一侧恒热流加热作为内热源处理，根据热平衡方程可得控制方程为初始条件：引入过余温度，则上述控制方程的通解为由初始条件有故温度分布：5.用热电偶测量气罐中气体的温度。热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为。热电偶近似为球形，直径为0.2。试计算插入10后，热电偶的过余温度为初始

4、过余温度的百分之几？要使温度计过余温度不大于初始过余温度的1％，至少需要多长时间？已知热电偶焊锡丝的，，。解：先判断本题能否利用集总参数法。＜0.1可用集总参数法。时间常数则10的相对过余温度expexp％热电偶过余温度不大于初始过余温度1％所需的时间，由题意exp≤0.01exp≤0.01解得≥25.66.一个20×16×80的铁块(＝64/())突然置于平均对流换热系数＝11.35/()()的自然对流环境中。试确定其数，并判断采用集总热容法分析铁块的冷却过程是否合适（假设铁块的初始温度比环境高）。解：特征长

5、度为,而所以由此，采用集总热容法计算瞬态温度可给出很好的结果。7.一个处于100℃的立方体铝锭，置于对流环境中，平均对流换热系数＝25/(),如果要求使用集总热容法所产生的误差小于5％，试确定铝锭的最大临界边长。解：对于这种形状的物体，只要数小于0.1，采用集总热容法的精度就可达到5％。从表B－1（SI）查得＝206/()。这样，＝0.1＝则由可得8.试比较准则数和的异同。解：从形式上看，数（）与数（）完全相同，但二者物理意义却不同。数中的为流体的导热系数，而一般未知，因而数一般是待定准则。数的物理意义表示壁面

6、附近流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换热的强弱。而数中的为导热物体的导热系数，且一般情况下已知，数一般是已定准则。数的物理意义是导热体内部导热热阻（）与外部对流热阻（）的相对大小。9.对有限空间的自然对流换热，有人经过计算得出其数为0.5。请利用所学过的传热学知识判断这一结果的正确性。解：以下图所示的有限空间自然对流为例。如果方腔内的空气没有对流，仅存在导热，则此时当量的对流换热量可按下式计算由以上两式：，即＝1。即方腔内自然对流完全忽略时，依靠纯导热的数将等于1，即数的最小值为1，不会小于1，所以上述结果

7、是不正确的。10.一般情况下粘度大的流体其数也较大。由对流换热的实验关联式可知（＞0，＞0），数越大，数也越大，从而也越大。即粘度大的流体其表面传热系数也越高。这与经验得出的结论相反，为什么？解：粘度越高时，数越大，但数越小。由。一般情况下，对流换热＞，即＜0，所以粘度增加时，数减少，即减小。11.如图所示的真空辐射炉，球心处有一黑体加热元件，试指出①，②，③3处中何处定向辐射强度最大？何处辐射热流最大？假设①，②，③处对球心所张立体角相同。解：由黑体辐射的兰贝特定律知，定向辐射强度与方向无关。故。而三处对球心

8、立体角相当，但与法线方向夹角不同，＞＞。所以①处辐射热流最大，③处最小。12.“善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。你认为对吗？解：基尔霍夫定律对实际物体成立必须满足两个条件：物体与辐射源处于热平衡，辐射源为黑体。也即物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比也越大，善于发射的物体，必善于吸收同温度下的黑体辐射。所以上述说法不正确。13.在波长＜2的短波范围