1、 南昌大學(xué) 20132014學(xué)年第一學(xué)期期中考試試卷1. 內(nèi)燃機(jī)氣缸壁厚,熱導(dǎo)率,燃?xì)馀c氣缸內(nèi)表面的對(duì)流換熱系數(shù),輻射傳熱系數(shù) ,汽缸壁外表面與冷卻水的對(duì)流傳熱系數(shù)。設(shè)內(nèi)燃機(jī)氣缸壁可近似為平壁，試計(jì)算內(nèi)燃機(jī)氣缸壁傳熱的總熱阻。運(yùn)行一段時(shí)間后，冷卻水側(cè)結(jié)了厚的水垢，水垢的熱導(dǎo)率，試估算由于水垢引起的總熱阻的相對(duì)變化。(15分) 燃?xì)鈿飧變?nèi)壁面氣缸外壁面水垢外壁面冷卻水答:（1）無(wú)水垢時(shí)： （7分）（2）有水垢時(shí)： （6分）（3）總熱阻的相對(duì)增加：（2分）2.由導(dǎo)熱微分方程的一般形式如下：簡(jiǎn)述上面方程中各項(xiàng)的物理意義。（2）將其簡(jiǎn)化成二維、非穩(wěn)態(tài)、無(wú)內(nèi)熱源常物性的導(dǎo)熱微分方程。（8分）答:（1）：

2、微元體熱力學(xué)能的增量：微元體從X,Y,Z三個(gè)方向?qū)胛⒃w的總熱流量：微元體內(nèi)熱源的生成熱（3分）（2） (3分)3. 一塊大平板，厚度，有內(nèi)熱源，平板中的一維穩(wěn)態(tài)溫度分布為，式中，。假定平板的導(dǎo)熱系數(shù)，試確定：(1)平板中內(nèi)熱源之值；(2) 和邊界處的熱流密度。（15分）答:(1) 直角坐標(biāo)中常物性、有內(nèi)熱源的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程式為 （5分） .(5分)(2) 根據(jù)傅里葉定律和給定的平板溫度分布，可得 x=0處絕熱.(5分)(5分)4. 一塊初溫為20、厚的鋼板，熱導(dǎo)率為，密度為，比熱容為，放入的加熱爐中加熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為。問(wèn)單面加熱時(shí)的中心溫度為多少？如兩面加熱，要達(dá)到相同的中心溫度需

3、要多少時(shí)間？（12分）答：（1）單面加熱：?jiǎn)蚊婕訜嵯喈?dāng)于一塊厚為的鋼板兩面對(duì)稱加熱，。題給鋼板的中心處相當(dāng)于 （1分）熱擴(kuò)散率為： （1分）參量 （1分）(1分)查表得: , (2分)則鋼板中心的相對(duì)過(guò)余溫度為:(1分)鋼板的中心溫度為:(1分)(2)兩面加熱: 相當(dāng)于一塊厚為的鋼板兩面對(duì)稱加熱，。(1分)(1分)中心過(guò)余溫度為: (1分)查表得(1分)兩面加熱，要達(dá)到相同的中心溫度需要時(shí)間:(1分)5. 簡(jiǎn)述的定義式及物理意義。兩者有何區(qū)別?（8分）答: 雖然兩者都表示邊界上的無(wú)量綱溫度梯度, ， （4分） 但一個(gè)在流體側(cè),一個(gè)在固體側(cè)。中的L為流場(chǎng)的特征尺寸，為流體的導(dǎo)熱系數(shù)。中的L為固體

4、系統(tǒng)的特征尺寸，為固體的導(dǎo)熱系數(shù)。（4分）6對(duì)于管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱，可以采用何種方式強(qiáng)化流體的換熱？為什么？（10分）答:可通過(guò)長(zhǎng)管改為分段的短管或者采用螺旋管都可以強(qiáng)化流體的換熱.(4分)因?yàn)殚L(zhǎng)管改為分段的短管應(yīng)考慮入口效應(yīng),其對(duì)流換熱系數(shù)更大.采用螺旋管,在橫截面上引起二次環(huán)流也強(qiáng)化換熱.(6分)7. 空氣在常壓下以的速度流過(guò)平板，平板長(zhǎng)為。若平板溫度為，試求空氣流離開(kāi)平板時(shí)，平板單位寬度的總放熱量。（12分）答(1)特征溫度: (2分)據(jù)此查得:(1分)(2)雷諾數(shù): (2分) 屬于層流.(1分)(3)對(duì)流換熱系數(shù):(2分)(2分)（4）所需管長(zhǎng)為：(2分)8. 空氣橫向掠過(guò)12排管子組成

5、的叉排加熱器，管外徑d=25mm，管間距S1=50mm，S2=45mm，管束的最窄截面處流速u=5m/s，空氣平均溫度=60，管壁溫度為120，試求管束平均換熱系數(shù)。如管束改為順排，其他條件不變，則換熱系數(shù)為多少？（12分）答(1) 叉排時(shí)：特征溫度: 據(jù)此查得:(2分)雷諾數(shù): (2分)對(duì)流換熱系數(shù):(2分) 查的12排的修正系數(shù)為0.986(2分)（2）順排： (2分) 查的12排的修正系數(shù)為0.987(2分)9. 不凝結(jié)氣體含量如何影響了蒸汽凝結(jié)時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)值？其影響程度如何？凝汽器如何解決這個(gè)問(wèn)題？（8分）答：（1）因在工業(yè)凝汽器設(shè)備的凝結(jié)溫度下，蒸汽中所含有的空氣等氣體是不會(huì)凝結(jié)的，故稱這些氣體成分為不凝結(jié)氣體。當(dāng)蒸汽凝結(jié)時(shí)，不凝結(jié)氣體聚積在液膜附近，形成不凝結(jié)氣體層，遠(yuǎn)處的蒸汽在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散方式穿過(guò)這個(gè)氣體層，這就使凝結(jié)換熱過(guò)程增加了一個(gè)熱阻，即氣相熱阻，所以對(duì)流換熱系數(shù)降低。（4分）（2）在一般冷凝溫差下，當(dāng)不凝結(jié)氣體含量