流体力学与传热学试题及答案

流体力学与传热学试题及答案

流体力学与传热学试题及参考答案

一、填空题：（每空1分）

1、对流传热总是概括地着眼于壁面和流体主体之间的热传递，也就是将边界层的 和边界层外的 合并考虑，并命名为给热。 答案：热传导；对流传热

2、在工程计算中，对两侧温度分别为t1,t2的固体，通常采用平均导热系数进行热传导计算。平均导热系数的两种表示方法是 或 。 答案；

1 2

2

；

t1 t2

2

3、图3-2表示固定管板式换热器的两块管板。由图可知，此换热器为 管程，管程流体的走向为 或 。

1 2 3

图3-2 3-18 附图

答案：4；2 4 1 5 3；3 5 1 4 2

4、黑体的表面温度从300℃升至600℃，其辐射能力增大到原来的 倍. 答案: 5.39

分析: 斯蒂芬-波尔兹曼定律表明黑体的辐射能力与绝对温度的4次方成正比, 而非

600 273

摄氏温度,即 =5.39。

300 273

5、3-24 用0.1Mpa的饱和水蒸气在套管换热器中加热空气。空气走管内，由20℃升至60℃，则管内壁的温度约为 。 答案：100℃

6、热油和水在一套管换热器中换热，水由20℃升至75℃。若冷流体为最小值流体，传热效率0.65，则油的入口温度为 。

答案：104℃ 分析： ε=

4

75 20

=0.65 T1=104℃

T1 20

流体力学与传热学试题及答案

7、因次分析法的基础是，又称因次的和谐性。 答案：因次的一致性

8、粘度的物理意义是促使流体产生单位速度梯度的_____________。 答案：剪应力

9、如果管内流体流量增大1倍以后，仍处于滞流状态，则流动阻力增大到原来的 答案：2

10、在滞流区，若总流量不变，规格相同的两根管子串联时的压降为并联时的倍。 答案：4

11、流体沿壁面流动时，在边界层内垂直于流动方向上存在着显著的_______________，即使____________很小，____________仍然很大，不容忽视。 答案：速度梯度；粘度；内摩擦应力 12、雷诺数的物理意义实际上就是与阻力有关的两个作用力的比值，即流体流动时的______ 与__ ____ 之比。 答案：惯性力；粘性力

13、滞流与湍流的本质区别是。 答案：滞流无径向运动，湍流有径向运动；

二、问答题：（每小题8分）

1、工业上常使用饱和蒸汽做为加热介质而不用过热蒸汽，为什么？

答：使用饱和蒸汽做为加热介质的方法在工业上已得到广泛的应用。这是因为饱和蒸汽与低于其温度的壁面接触后，冷凝为液体，释放出大量的潜在热量。虽然蒸汽凝结后生成的凝液覆盖着壁面，使后续蒸汽放出的潜热只能通过先前形成的液膜传到壁面，但因气相不存在热阻，冷凝传热的全部热阻只集中在液膜，由于冷凝给热系数很大，加上其温度恒定的特点，所以在工业上得到日益广泛的应用。

如要加热介质是过热蒸汽，特别是壁温高于蒸汽相应的饱和温度时，壁面上就不会发生冷凝现象，蒸汽和壁面之间发生的只是通常的对流传热。此时，热阻将集中在靠近壁面的滞流内层中，而蒸气的导热系数又很小，故过热蒸汽的对流传热系数远小于蒸汽的冷凝给热系数，这就大大限制了过热蒸汽的工业应用。 2、下图所示的两个U 形管压差计中,同一水平面上的两点A、B 或C、D的压强是否相等？

水银

12图1－1 1－1附图

流体力学与传热学试题及答案

答：在图1—1所示的倒U形管压差计顶部划出一微小空气柱。 空气柱静止不动，说明两侧的压强相等，设为P。 由流体静力学基本方程式： pA p

空气

gh1 水gh1

pB p 空气gh1 空气gh1

水 空气 ∴pA pB

即A、B两点压强不等。

而 pC p 空气gh1 pD p 空气gh1

也就是说，pC 、pD都等于顶部的压强p加上h1高空气柱所引起的压强，所以C、D两点压强相等。

同理，左侧U形管压差计中，pA pB 而pC pD。

3、容器中的水静止不动。为了测量A、B两水平面的压差，安装一U形管压差计。图示这种测量方法是否可行？为什么？

答：如图1—2，取1—1为等压面。 由p1 p1可知： pB H2Og(R H)

=pA H2Og(h H) HggR pB pA H2Ogh

将其代入上式，整理得 ( Hg H2O)gR 0 ∵ Hg H2O 0 ∴R 0

R等于零，即压差计无读数，所以图示这种测量方法不可行。

4、图1-6为典型的简单管路。设各段管径相同，液体做稳态流动。现将阀门由全开转为半开，试分析下述参数如何变化？

（1） u； (2)pA； (3)pB

图1－6 1－9附图

'

/

图1-2 1-2 附图

1’

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答：（1）阀门关小，其阻力系数增大，hf,A B增大，又Z1不变，即截面1流体的总机械能一定，故u减小。

（2）考察1、A两个截面间的能量转换关系：由u减小知hf,1 A必减小，又Z1不变，故PA增大。

（3）在管段B、2之间做能量衡算：u减小，hf,B 2减小，又P2不变，故PB将减小。

三、计算题：（每小题12分）

1、某固体壁厚b=500mm,其导热系数 1.0W/(m ℃)。已知壁的一侧流体温度Ｔ＝230C,其对流传热系数

a

1

=50W/(m.℃);另一侧流体温度t=30℃,对流传热系数

2 100W/(m2℃).若忽略污垢热阻，试求：

（1） 热通量q; （2）距热壁面２５mm处的壁温tx。

T

a1

T 图3-1

解：方法一 先求热通量，然后以（Ｔ－tx）为传热推动力， （

a2

1b

）为对应热阻，求出tx。即将热流体与壁面对流传热与bx厚壁面的导热综合考虑。 a1

流体力学与传热学试题及答案

（1）热通量q

11b1 Ka1 a2

=

10.51 0.53(m2 ℃)/W 501100Q t230 30

q= 378W/m2

A10.53

K

(2) 壁温tx q=

T tx t

11bx

K a1

tx T q( =230-378(

1

1

bx

)

10.025 )=213℃ 501

2、将一铜球投入T=350 C的恒温油槽中。已知铜球的初始温t1=20 C，质量m =1kg，表

2

面积A 0.01m，比热容c=0.406kJ/ kg C ,油与球外表面的对流传热系数

=60W/(m2 C)。设可忽略铜球内部的导热热阻，求6min后铜球的温度t2。

分析：铜球投入油中后，随即开始吸热升温过程。由于油温不变，随着球温上升，传热推动力即温差减小，传热速率下降。而传热速率下降反过来又影响铜球的吸热，使得球温上升速度渐减。所以铜球与油品之间的传热为一非定态传热过程。

解：设t为铜球的瞬时温度，d 秒时间内，球温升高dt摄氏度。

铜球的吸热速率为 Q m c

dt

a d

油对铜球的传热速率为 Q A T t b 由题意，式 a =式 b ，即 mc 分离变量 d

dt …… 此处隐藏：3439字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……