26. 简述非稳态导热的基本特点。 27. 什么是临界热绝缘直径?平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到 保温的作用,为什么? ? 计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分) 28. 一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材 料, 钢材料及保温材料的导热系数分别为 48 和 0.1 ,钢管 内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃ 及 40 ℃ ,管长为 10m 。试求该管壁的 散热量。 29. 一内径为 75mm 、壁厚 2.5mm 的热水管,管壁材料的导热系数为 60 ,管内热水温度为 90 ℃,管外空气温度为 20 ℃。管内外的换热系 数分别为 和 。试求该热水管单位长度的散热量。 26. ( 1 )随着导热过程的进行 , 导热体内温度不断变化 , 好象温度会从物 体的一部分逐渐向另一部分转播一样 , 习惯上称为导温现象。这在稳态导热中 是不存在的。 ( 2 )非稳态导热过程中导热体自身参与吸热(或放热),即导热体有储热现 象, 所以即使对通过平壁的非稳态导热来说,在与热流方向相垂直的不同截面上 的热流量也是处处不等的,而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。 ( 3 )非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。 27. ( 1 )对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。 ( 2 )平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用,因为增加了一项导热 热阻,从而增大了总热阻,达到削弱传热的目的。 ( 3 )圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用,虽然增加了一项 热阻,但外壁的换热热阻随之减小,所以总热阻有可能减小,也有可能增大。 ? 计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分) 28. 解:已知 d 1 =300mm d 2 =300+2 × 10=320mm d 3 =320+2 × 20=360mm m t w1 =220 ℃ t w2 =40 ℃ =9591.226W 29. 解:已知 d 1 =75mm=0.075m d 2 =75+2 × 2.5=80mm=0.08m t f1 =90 ℃ t f2 =20 ℃ =572.2W/m 四、简答题(本大题共 2 小题,每小题 8 分,共 16 分) 26 .不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值?其影响程度 如何?凝汽器如何解决这个问题? 27 .写出直角坐标系中导热微分方程的一般表达式,它是根据什么原理建立 起来的?它在导热问题的分析计算中有何作用? 五、计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 分,共 24 分) 28 .两块平行放置的平板 1 和 2 ,相关尺寸如图示。已知: t 1 =177 ℃、 t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8 、 ε 2 =0.4 、 X 1 , 2 = 0.2 。试用网络法求: ? ? 两平板之间的辐射换热量; 若两平板均为黑体表面,辐射换热量又等于多少? 29 .一台逆流式换热器用水来冷却润滑油。流量为 2.5kg /s 的冷却水在管 内流动,其进出口温度分别为 15 ℃ 和 60 ℃ ,比热为 4174J/(kg · k) ; 热油进出口温度分别为 110 和 70 ,比热为 2190 J/(kg · k) 。传热系数为 400W ( m 2 · k )。试计算所需的传热面积。 四、简答题)本大题共 2 小题,每小题 8 分,共 16 分) 26 .( 1 )因在工业凝汽器设备的凝结温度下,蒸汽中所含有的空气等气体 是不会凝结的,故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时,不凝结气体聚 积在液膜附近,形成不凝结气体层,远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前,必 须以扩散方式穿过这个气体层, 这就使凝结换热过程增加了一个热阻,即气相热 阻,所以 α c 降低。 ( 2 )在一般冷凝温差下,当不凝结气体含量为 1% 时,换热系数将只达 纯净蒸汽的 40% 左右,后果是很严重的。( 3 分,答 50% 左右也可) ( 3 )这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。( 2 分) 27 . ( 1 )直角坐标系中导热微分方程的一般表达式为: ( 3 分) ( 2 ) 它是根据导热基本定律 (或傅里叶定律) 和能量守恒定律建立起来的。 ( 2 分) ( 3 )作用:确定导热体内的温度分布(或温度场)。( 3 分) 五、计算题(本大题共 2 小题,每小题 12 ,共 24 分) 28 . ( 1 ) (3 分 ) (2 分 ) =1105.65W ( 1 分) ? 若两表面为黑体表面,则 ( 3 分) ( 2 分) =1492.63W ( 1 分) 若不写单位,扣 0.5 分若直接把值代入而没写出公式,也可给分。 29 . 已知: q m2 =2.5kg/s ? 计算平均温差 ( 5 分) ( 2 )计算水所吸收的热量 ( 3 分) ( 3 )计算传热面积 由 得 (4 分 ) 四、简答题(本大题共2小题,每小题8分,共16分) 26. 气体辐射有哪些特点? 27. 为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式? 五、计算题(本大题2小题,每小题12分,共24分) 28. 某炉墙由耐火砖和保温板组成,厚度分别为 200mm 和 80mm ,导热系数 分别为 0.8W/(m. K) 和 0.11W/(m. K) ,炉墙内外侧壁温分别为 600 。 C 和 70 。 C 。求炉墙单位面积的热损失和两层材料间的温度。 29. 以 0.8m/s 的流速在内径为 2.5cm 的直管内流动,管子内表面温度为 60 。 C , 水的平均温度为 30 。 管长2 m 。 试求水所吸收的热量。 (已知 30 。 C 时 , 水的物性参数为: C p =4.17KJ/(kg.K), λ =61.8 × 10 -2 W/(m.K), ρ =995.7kg/m 3 , μ =0.805 × 10 -6 m 2 /s, ) Pr=5.42, 水 60 。 C 时 的 υ =469.9 × 10 -6 kg/(m.s)) 。已知水在管内流动时的准则方程式为 (1) Nu f =0.027Re f 0.8 Pr f 0.4 ε 1 ε R 适用条件: Re f =10 4 — 1.2 × 10 5 , Rr f =0.6-120, 水与壁面间的换热 温差 t ≤ 30C ° (2) Nu f =0.027Re f 0.2 Pr f 1/3 ( μ f / μ w ) 0.11 ε 1 ε R 适用条件: Re f =10 4 ~ 1.75 × 10 6 , Pr f = 0.6 ~ 700, 水与壁面间的 换热温差 t > 30 以上两个准则方程式的定性温度均为流体的平均温度(μ w 的定性温度为管内 壁温度) , 特性尺度为管内径。 四、简答题(本大题共 2 小题,每小题 8 分,共 16 分) 26 . ( 1 )气体的辐射(和吸收)对波长有强烈的选择性,即它只能 辐射和吸收某些波长范围内的能量。 ( 2 )气体的辐射(和吸收)是在整个容积中进行的。固体和液体不能 穿透热射线,所以它们的辐射(和吸收)只在表面进行。 27 .