石工10级8班复习资料
二、填空题
1、多层平壁传热过程中，为增强传热，应设法提高 小 的那个换热系数。 2、温度梯度是一个 向量 ， 正向 朝着温度增加的方向。
3、由两种不同材料制成的平壁紧密接触时进行的稳态导热过程，若已知δ1=δ2， (t1-t2)＞(t2-t3)，则λ1 < λ2成立。
4、由于物性随温度变化，在对流换热条件下，流场内各处温度不同，自然各处的物性亦异。因此在计算中是以某一特征温度--定性温度来确定物性的。定性温度的选择有以下三种： 流体平均温度 、 壁面平均温度 、 流体与壁面的算术平均值 。
5、可见光波长范围是 0.38—0.76μm 。
6、黑体最大单色辐射力所对应的波长随温度升高向 波长减短 方向移动.其移动规律由 维恩位移 定律给出。
7、基尔霍夫定律确立了物体发射辐射的能力与它的__吸收 辐射的能力之间的关系。按照基尔霍夫定律，对灰体表面恒有__ε=α__。
8、弯管中，由于 离心力 的作用强化了对流换热，所以弯管修正系数必然 大于 1 。 9、在强迫对流换热中，若流体的流速减小，则对流换热系数将 减小 。
10、已知温度为288K，压力为1bar时，DAB?1.945?10?5m2/s；那么，温度为400K，压力为5atm时，DAB?0.64?10?5m2/s。
三、简答分析题
设?(t)??0t2，边界条件为x=0时t=tw1，x??时t=tw2，试求一维稳态导热无内热源，厚度为?的平壁内的温度分布和热流密度，并分析平壁内温度分布曲线形状。
解：完整的数学描述为：
ddt(?)?0dxdxx?0,t?tw1x??,t?tw2
解得：t3?tw23?tw13?x?tw13
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?dtdt???0t2， 积分：q?0又 q???dxdxw22dx???0?twtdt 1t?0(tw23?tw13)那么，q?
3?2dqdt2d2t2dt22dt??2?0t()??0t?0??() 又由 ，则有 dxdxdx2dx2tdx故温度分布规律为：在t?0时为凸曲线，t?0时为凹曲线
四、计算题
1、某热输管道内直径350mm，外直径400mm，材料导热系数为35W/(m??C)，在外侧包一层厚度为50mm的保温材料，其导热系数为0.1若管内表面温度为55?C，W/(m??C)，保温材料外表面与空气的对流换热系数为20W/(m2??C)，试求：
（1） 单位管长的散热量 （2） 保温层内表面的温度 解：（1）单位管长的散热量为：
tw1?tfdd111ln2?ln3?2??1d12??2d2?d3?55?25?140015001ln?ln?2??353502??0.14000.5??20?77.4(W/m) ql?
（2）
ql?tw1?tw2d1ln22??1d1
得 tw2?tw1?qld77.4400ln2?55?ln?54.95?C 2??1d12??3535012
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2、外径为60mm的无缝钢管，壁厚5mm，??54W/(m??C)，管内有温度为95℃的热水，流速25 cm/s。管内表面温度为80℃。钢管水平放置于20℃的大气中，近壁面处空气作自然对流，试求管外表面温度及钢管外侧与空气的对流换热系数。
（95℃时水的物性参数为：?f?961.85kg/m3,?f?298.61?10?6kg/(m?s)， Prf?1.85,?f?68.15?10?2W/(m??C)，管内强迫对流无因次准则方程：Nuf?0.023Ref0.8Prf0.3）
?vd1961.85?0.25?0.0544??4.03?10?10解：Ref?，为紊流 ?6?f298.61?10fNuf?0.023Ref0.8Prf0.3?0.023?(4.03?104)0.8?1.850.3?133.6 Nuf?f133.6?68.15?10?2??1821W/(m2??C) 内侧换热系数为?1?d10.05单位长度换热量为：
ql??d1?1(tf1?tw1)???0.05?1821?(95?80)?4290.59W/m
由
ql?tw1?tw2d1ln22??d1
得管外表面温度为：tw2?tw1?而
qld4290.5960ln2?80?ln?77.69?C 2??d12??5450ql??d2?2(tw2?tf)
ql4290.59??394.56W/(m2??C)
?d2(tw2?tf)??0.06?(77.69?20)则外侧换热系数为?2?3、某1-1型壳管式换热器利用水的余热预热空气，热水以50 kg/h的流量流过管内，进口温度80℃，出口温度45℃。空气在管外从相反方向流过，空气流量为727.86 kg/h，进口温度为25℃。冷热流体的比热为Cph=4.18 kJ/(kg·℃), Cpc=1.005 kJ/(kg·℃),管内外表面的对流换热系数各为500W/(m2·℃)和50W/(m2·℃)，管的内外直径分别为100mm和120mm，管子材料的导热系数为36 W/(m·℃)。试求所需的换热面积。
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解： Q?mhCph(th1?th2)???50?4180?(80?45)?2032W 3600
又
Q?mcCpc(tc2?tc1)tc2?QmcCpc??tc1?
2032+25=35?C727.86?10053600
(th1?tc2)?(th2?tc)1?tm??30.8?Cth1?tc2lnth2?tc11d2d2d21?ln??1d12?d1?2
以管外表面为准，k??44W/(m2??C)
A?
Q?1.m52k?tm
4、有一管道充满了空气和二氧化碳的混合气体，其温度为300K总压力为1atm，一端二氧化碳的分压力pA1?0.6?105Pa，另一端二氧化碳的分压力为pA2?0.1?105Pa，两端相距30cm。已知在1atm，273K时，DAB1?1.378?10?5m2/s，计算稳态条件下，二氧化碳的分子净摩尔通量。
T23p13003?52)2?1.59?10?5m2/s 解：DAB2?DAB1()()?1.378?10?(T1p2273yBm?pBmpB2?pB1(1?0.1)?(1?0.6)???0.62
p1?0.1plnplnB21?0.6pB1DAB21.59?10?5NA?(pA2?pA1)??(0.6?0.1)?105?1.71?10?3mol/(m2?s)RT(z2?z1)yBm0.3?8.314?300?0.62
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