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問答題直徑為10mm的銅導線采用聚苯乙烯絕緣，其導熱系數(shù)為λ=0.14W/（m·K）。該導線常年位于風速為0.2m/s的環(huán)境中。試計算氣溫為20℃時能使散熱量達到最大的絕緣層厚度及單位長度上的散熱量。設導線表面溫度維持在80℃，計算中可采用假定h為常數(shù)的結論，但應計及輻射換熱（與20℃的環(huán)境之間發(fā)生）。聚苯乙烯塑料表面的發(fā)射率為0.9。

參考答案：

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1.問答題 考慮一室內溜冰場的結冰過程。如附圖所示，-30℃的R152a制冷劑流經(jīng)置于水層中的排管，制冷劑在排管內流動的過程中始終保持為液態(tài)。每根管子的制冷劑流量為0.05kg/s，管子內徑d=12mm，壁厚δ=1mm，節(jié)距s=50mm，管子長5m，水層深H=50mm?？紤]水層自0℃開始到完全結冰的過程。試問：
（1）流出每根管子的制冷劑溫度是多少？
（2）需要多長時間才能把水層完全凍結為冰。設結冰過程中管子外表面始終保持為0℃。冰的凝固熱為3.34×10⁵J/kg。

參考答案：

2.問答題 對于氣體、液體與固體表面之間的熱交換問題，在什么情況下流體與固體表面間不存在輻射換熱，或雖然存在但相對于對流換熱可以略而不計.試對一下9種情況作出判斷，并簡要說明理由：
（1）空氣的自然對流換熱；
（2）空氣的強制對流換熱；
（3）煙氣的自然對流換熱（例如在一矩形封閉腔內的煙氣一側受熱，另一側被冷卻）；
（4）煙氣的強制對流換熱（例如煙氣流過鍋爐的蒸汽過熱器、再熱器等；）
（5）水及其他液體的自然對流換熱；
（6）水及其它液體的強制對流換熱；
（7）過熱水蒸氣的自然對流換熱；
（8）過熱水蒸氣的強制對流換熱（如水蒸氣在管內作湍流強制對流換熱）；
（9）鍋爐爐膛中高溫煙氣、火焰（1000℃以上）與四周水冷壁管之間的換熱。

參考答案：（1）流體與固體間不存在輻射換熱；
（2）流體與固體間不存在輻射換熱；
（3）流體與固體間存在輻射換...

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3.問答題 為了進行豎直圓柱狀環(huán)形空間（夾層）中空氣自然對流換熱的試驗，專門設計了如附圖所示的裝置。內管壁系一組合璧，壁中有一層電加熱絲，且加熱絲與金屬壁絕緣，內壁上同時裝有測壁溫的熱電偶若干對，其余結構如圖所示。試分析從內部發(fā)出的熱量是通過哪些傳熱方式散發(fā)到周圍環(huán)境中去的。為了計算環(huán)形夾層中自然對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，需要吧從內管發(fā)出、通過非自然對流方式傳遞的熱量扣除。由于形式復雜及表面的發(fā)射率難以確定等因素，這部分熱量無法用現(xiàn)有的經(jīng)驗公式通過計算扣除。你能否設想一種通過實驗的方法來確定總熱量中通過非自然對流方式散失的熱量的方案。試驗時試驗段的表面溫度可通過熱電偶來控制，并維持在75~80℃左右基本不變。

參考答案：從內管出發(fā)得熱量通過三種方式傳遞到周圍環(huán)境中去，即：（1）環(huán)形空間中空氣的自然對流；（2）加熱表面與外殼內表面間的輻射換...

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4.問答題 一種存放液氮的鋼制球形容器如附圖所示。它由兩層同心鋼制球殼（第一層的內、外半徑分別為R₀、R₁，第二層的內外半徑分別為R₂、R₃）及求外的保溫層（內、外半徑分別為R₃、R₄）組成。在第一層球殼及第二層球殼之間（R₁2）為真空，且半徑為R₁、R₂的球面拋光良好而可作為理想的反射體。這兩層球殼之間用對稱布置的4個圓錐狀實心柱體支撐（見附圖，w=2.4×10^-2sr），其導熱系數(shù)為溫度的線性函數(shù)，并已知：T=50K時λ=0.05W/（m·K），T=300K時λ=5W/（m·K）；鋼殼的導熱系數(shù)也是溫度的線性函數(shù)，且T=50K時λ=5W/（m·K），T=300K時λ=15W/（m·K）。保溫材料為玻璃棉，λ=3×10^-2W/（m·K），可視為常數(shù)。77K的液態(tài)氮存儲于半徑為R₁的球容器中，其汽化潛熱r=2×10²kj/kg，ρ=808kg/m³。環(huán)境溫度T_∞=298K。R₀=0.149m，R₁=0.150m，R₂=0.200m，R₃=0.201m，R₄=0.300m，保溫層外表面復合換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=10W/（m²·K）。試計算該鋼制球形容器中存放的50%容積的液氮經(jīng)多少天可能全部蒸發(fā)掉。假定過程時穩(wěn)態(tài)的。

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5.問答題 一工業(yè)用爐的爐門尺寸為1m×1m。由于其向火側不能附設足夠的絕熱材料，故爐門外壁溫度仍高達140℃。為減少對室內其他物體的熱輻射，在距爐門1m處有設置了一塊與爐門平行且同樣尺寸的金屬遮熱板（如附圖所示）。設爐門外表面的發(fā)射率為0.85，擋板兩個表面的發(fā)射率均為0.75，室溫為25℃，試確定擋板處于穩(wěn)態(tài)工況時的壁面溫度。

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