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二、分析回答题(本题共7小题,共计50分)
1、(4分)说明以下两式所描述的物理现象:
(1) (2)
2、(8分)试说明Bi的物理意义。Bi→0,Bi→∞各代表什么样的换热条件?有人认为,Bi→0代表了绝热工况,你是否赞同这一观点,为什么?
3、(6分)对管内强制对流换热,为何采用短管和弯管可以强化流体的换热?
4、(8分)在青藏铁路建设中,采用碎石路基可有效防止冻土层的冻胀和融降问题,请解释原因。
5、(8分)什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机?
6、(8分)什么是“温室效应”?为什么说大气中的CO2含量增加会导致温室效应?
7、(8分)有一台钢管换热器,热水在管内流动,空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出,为提高冷却效果,采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。
三、计算题(本题共4小题,每题20分,共计80分)
1、野外工作者常用纸质容器烧水。设厚为0.2mm的纸的导热系数为0.9 ,水在大气压力下沸腾,水侧沸腾换热表面传热系数为2400 。容器用1100℃的火焰加热,火焰与纸面的表面传热系数为95 。若纸的耐火温度为200℃,试证明该纸质容器能耐火。
2、用热电偶测量气流温度时,通常热电偶接点可近似看成一个圆球体。已知气流与热电偶接点的h=400W/(m2?K),热电偶材料物性数据为c=400J/(kg?K),ρ=8500kg/m3。热电偶接点的时间常数为τc =1s,试用集中参数法确定:
(1)热电偶接点的直径D;
(2)如果把初温为t0=25℃的热电偶放在温度为t∞=200℃的气流中,问当热电偶显示温度为t=199℃时,其需要经历多少时间?
(3)此时热电偶吸收的总热量。
3、水流过长为10m的直管,入口温度为20℃,出口温度为40℃,管内径d=20mm,水在管内流速为2m/s,求对流换热系数和平均管壁温度。
已知:30℃水的物性为λ=0.618W/(m?K),ν=0.805×10-6m2/s,Pr=5.42,ρ=995.7kg/m3,cp=4.17kJ/(kg?K)。管内紊流强制对流换热关联式为:Nu 。
4、一直径为0.8m的薄壁球形液氧贮存容器,被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面,发射率均为0.05,两容器表面之间是真空的,如果外层容器表面的温度为300K,内层容器表面温度为95K,试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为2.13×105J/kg。
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