传热学问答题

作者:四川体彩网 | 2020-10-07 02:45

  问答题 1、 在凝结换热中,通常分为膜状凝结与珠状凝结,试解释为什么珠状凝结具有较高的表 面传热系数? 答:壁面与蒸汽间的凝结液是凝结过程的主要热阻所在。膜状凝结时,蒸汽与壁之间 隔着一层液膜,凝结只能在膜的表面进行,潜热则以导热和对流方式通过液膜传到壁,故 膜的厚薄及其运动状态对换热的影响很大,而这些又取决于壁的高度以及蒸汽与壁的温度 差。珠状凝结时,壁面除液珠占住的地方外,其余都裸露于蒸汽中,因此,可认为换热是 在蒸汽与液珠表面和蒸汽与裸露的壁之间进行的,由于液珠的表面积比它所占的壁面面积 大很多,而且裸露的壁上无液膜形成的热阻,故珠状凝结具有较高的表面传热系数。 2、试比较下列不同情况下管内对流换热系数的大小(假设其他条件相同,请用 = 表 示) (1)层流———紊流 ——粗糙管 (2)水———空气(3)直管————弯管 (4)光滑管— (5)层流入口段———层流充分发展段。 答: (1)层流紊流 ; (2)水空气; (3)直管弯管; (4)光滑管粗糙管; (5)层流入口段层流充分发展段。 3、试绘出大空间饱和沸腾曲线,并注明各个沸腾状态。 答: 自 然 对 热 流 密 度 q 流 泡 态 过 渡 态 膜 态 沸腾温差△ t 4、试写出牛顿冷却公式,并将要讨论对流换热表面传热系数的影响因素。 答: Q ? hA ( t w ? t f ) 影响因素有:1)流动的起因及状态; 2)流体的热物理性质; 3)流体的相变; 4) 换热表面几何因素等多个因素。 5、试写出判别两个物理现象相似的条件。并分析下列两个现象是否相似,说明理由:水 在两根几何尺寸完全相同的圆管内强制流动换热,一管保持壁面温度均匀一致,另一 管保持壁面热流均匀,且两管内流体的 Re 数和 Pr 数分别相同。 答:现象相似条件:同类现象;单值性条件相似;同名已定准则相等。 两个现象不相似,因为边界条件不成比例。 6、什么是雷诺类比律,它的最重要的适用条件是什么?什么是柯尔朋类比? 答:雷诺类比律 St x ? C f ,x 2 ,最重要的适用条件为 Pr=1。 c p? w , x u? 已知 ? w , x ,由雷诺类比律可得: h x ? C 柯尔朋类比律 St x Pr 2 / 3 ? f ,x 2 7、试从对流换热微分方程出发,说明努谢尔特准则表征壁面法向无量纲过余温度梯度的 大小。 ? ? t?t w ??? ?t ?t hl ? f w 答: ? ? ? ? ?? y /l? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ? ?? ?? ? ; ? ? ?Y ? w ? ? ?w 8、分析影响膜状凝结的因素及增强换热的措施 答:影响因素:蒸气速度;蒸气含不凝气体;表面粗糙度;蒸气含油;过热蒸气等; 采取措施:改变表面几何尺寸;有效排除不凝气体;加速凝结液的排除;采取形成珠状凝 结的办法。 9、 已知竖平壁层流膜状凝结的局部换热系数为 h x 壁上的平均换热系数。 答: h ? 1 l ? ? 2 g?3 r ? ? ? ? ? 4 ? x ?t s ? t w ? ? 0 . 25 试确定高度为 l 的平 ? l 0 h x dx ? 1 l ? l 0 ? ? 2 g?3r ? ? ? ? 4 ? x ?t s ? t w ? ? 0 . 25 dx ? 1 0 . 75 l 0 . 25 ? ? 2 g?3r ? ? ? ? 4 ? ?t s ? t w ? ? 0 . 25 10、一乘客在冬天乘火车时发现,在火车行驶时窗户的玻璃上结冰,而火车长时间停站时, 玻璃上的冰熔化,试从传热过程分析玻璃窗内表面的温度着手,解释以上现象。 答:在火车行驶时,玻璃窗外的空气流速较大,增大了对流换热,从而使总传热系数 增大,从而导致玻璃窗内表面的温度较低,窗户的玻璃上结冰;而火车长时间停站时,玻 璃窗外的空气流速较小, 从而降低了对流换热, 使玻璃窗内的温度受窗外温度的影响减小, 玻璃窗内保持较高的温度,从而玻璃上的冰熔化。 11、已知局部的壁面摩擦切应力τ 系数的计算式。 答:因为 ? w , x ? C f , x ?u ? 2 w, x ,试根据柯尔朋类比律推出对流换热局部表面传热 , C f ,x ? ? w,x ?u 2 ? 2 C 2 ; St x ? hx ?c pu ? 又由柯尔朋类比律 St x Pr 2 / 3 ? hx f ,x ,可得 2 ?c pu ? Pr 2/3 ? ? w,x ?u 2 ? ,所以 h x ? c p? w , x u? Pr ?2 / 3 12、为了用实验的方法归纳流体横掠单圆管受迫对流的准则关联式,应如何安排实验?试 设计一实验装置,并指出应测哪些量,实验数据应整理成何种形式。 答:设计一个电加热的恒壁温长圆管,用风机使空气横掠圆管,整个实验在风洞中进行, 测量风量、管径、壁温、空气进出口的温度。 整理成如下准则主联式: Nu ? C Re n f Pr m f ? Pr f ? ? Pr ? w ? ? ? ? n


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