Härled uttrycken för flänsverkningsgraderna η och ϕ. 15. För rektangulära och triangulära flänsar gäller för en s.k.

Transkript

1 EXEMPEL PÅ TEORIFRÅGOR I KURSEN MMV 03 VÄRMEÖVERFÖRING KAP 9,, Värmelednng och forcerad konvekton a) Vad menas med ett sotropt materal? b) Vad menas med ett homogent materal? Defnera termska dffusvteten a samt ange sorten (enheten) på alla ngående storheter 3 Härled värmelednngsekvatonen för ett sotropt materal ett rättvnklgt (x,y,z)- koordnatsystem 4 Varför är värmekonduktvteten för flytande metaller allmänhet större än för vanlga vätskor? 5 Ange två sk scatterng-processer som påverkar transporten av de termoelastska vågorna 6 Beskrv kortfattat hur värmekonduktvteten ändras med legerngshalten för en legerng av två ämnen som är fullständgt löslga varandra så väl fast som smält tllstånd 7 Samma som 6 fast för eutektska legerngar 8 Beskrv vad som menas med krtsk solerngstjocklek 9 Härled den dfferentalekvaton som bestämmer temperaturfördelnngen en rektangulär fläns samt formulera randvllkoren 0 Härled den dfferentalekvaton som bestämmer temperaturfördelnngen en rak trangulär fläns samt formulera randvllkoren Betrakta en värmeledande fast kropp som avkyls genom konvekton Formulera randvllkoret gränsytan mellan kroppen och det strömmande medet Härled vllkor för att flänsar skall vara lönsamma att använda (Rektangulära flänsar; gvet) Q & 3 Defnera de två flänsverknngsgrader som vanlgen användes 4 För en rektangulär kylfläns gäller för värmeflödet att Q& = αλ b Zϑtanh( ml) där m = α / λb Härled uttrycken för flänsverknngsgraderna η och ϕ 5 För rektangulära och trangulära flänsar gäller för en sk optmal fläns L = c b / λ αb Hur lyder optmerngskrteret? 6 En plan vägg (värmekonduktvtet λ ) med tjockleken b avkyls på ömse sdor av en flud som på stora avstånd har temperaturen t f Inut väggen genereras ett värme Q (W/m 3 ) lkformgt Om värmeövergångskoeffcenten är α, bestäm ett uttryck för maxmala temperaturen väggen

2 7 Härled hur temperaturen ändras som funkton av tden för en kropp med mycket god värmelednngsförmåga om kroppen avkyles genom påtvngad konvekton 8 Vsa att termen α Aτ ρcv vd nstatonär värmelednng kan skrvas α Aτ ρcv = B Fo t t 9 Vd lösnng av ekvatonen = a för en plan platta med måttlg värmekonduktvtet τ x används den sk separatonsmetoden, dvs temperaturen antas följa t tf = F( τ ) G( x) Härled de dfferentalekvatoner som bestämmer F och G samt formulera randvllkoren 0 Defnera B- och Fo-modulen samt ange sorten (enheten) för de ngående storheterna Vd lösnngen av den nstatonära och endmensonella värmelednngen en plan platta med måttlg värmekonduktvtet fås som mellanled lösnngen på formen ϑ = t t f = e β ατ ( Acos βx + Bsn βx) Vsa vlka resultat randvllkoren vd x = 0 (symmetr) och x = L (konvektv avkylnng) leder tll Vd tvådmensonell nstatonär värmelednng gäller bland att lösnngen tll temperaturfältet kan fås som produkten av två endmensonella lösnngar Ange under vlka förutsättnngar 3 För en sk halvoändlg kropp, vlken ntellt har temperaturen, vars yta plötslg ges temperaturen t s gäller t o t( x, τ ) t t o t s s = erf x ατ erf ( γ ) = π γ o e η d - η dq Härled ett uttryck för värmeflödet Q ; Q & = dτ 4 Defnera värmeövergångskoeffcenten α Ange sorten (enheten) 5 Vad menas med en Newtonsk flud? 6 Defnera Reynolds tal 7 Härled temperaturfältsekvatonen för en flud rörelse Fluden kan anses vara nkompressbel och statonära förhållanden får antagas 8 Defnera Pr-talet samt ange sorten (enheten) på ngående storheter 9 Defnera Nusselts tal Nu samt ange sorten (enheten) på ngående storheter 30 Formulera lkformghetslagen vd påtvngad konvektv värmeöverförng 3 Ange vad termerna ekvaton (7-) prncpellt representerar fyskalskt m f ''' + f f '' f m + ( ' ) = 0

3 3 Samma som 30 fast för ekvaton (7-6) θ + Pr f θ ( β ) γ Pr f θ = 0 33 Vad menas med lokal självlkformghet? 34 Tolka resultaten Fg 7-4 Specellt för γ 0 5 θ γ = 05 γ = 00 γ = 05 γ = 05 γ = 0 γ = 0 γ = η 35 Tolka resultaten Fgur 7-9 och förklara vad som händer då ( v w / ) Re = 0 69 U x u/u = (v w /U ) Re x 0 Blow-off at Vad menas med termsk nloppsträcka? y Rex/ x 37 Defnera begreppet hydraulsk dameter 38 Betrakta ett crkulärt rör där yttemperaturen är konstant lka med, En flud med en lkformg nloppstemperatur t strömmar röret Härled den dfferentalekvaton som beskrver temperaturfältet det strömmande medet Hastghetsfältet kan antas fullt utbldat varvd gäller r = u R u m t w

4 39 Defnera bulktemperaturen t B 40 Vsa att bulktemperaturen ökar lnjärt med kanallängden då värmeflödet vd kanalväggarna är = konstant q w 4 Vd konvektv värmeövergång crkulera rör gäller bland Nu D = 3656 och bland Nu D = 4364 Ange under vlka vllkor respektve formel gäller 4 Ange tre egenskaper som karaktärserar turbulent strömnng 43 Vd härlednngen av hastghetsfördelnngen det sk väggnära området ett turbulent gränsskkt gäller ett fundamentalt antagande då tröghetstermerna försummats Ange detta t 44 Om q = ρ cp ( υ / Pr+ ε m / Prt ) och y formen St=C F / u τ = ρ( υ + ε ), härled Reynolds analog på m y 45 Vsa att termen ρ u v kan tolkas som en skjuvspännng samt att termen ρ c p v t kan uppfattas som ett värmeflöde 46 Defnera den turbulenta vskosteten ε m och den turbulenta dffusvteten ε q samt det turbulenta Prandtl-talet 47 Defnera frktonshastgheten ( u * ) u τ 48 Beskrv hur hastghetsfördelnngen varerar ett turbulent gränsskkt utefter en plan vägg 49 Vd värmeöverförng ett turbulent gränsskkt eller turbulent rörströmnng nförs en dmensonslös temperatur enlgt T + ( t w t) ρc pu = q w * Ange vad de ngående storheterna representerar samt genomför härlednngen av att T + = f ( y + ) 50 Defnera Stanton-talet St (grundformen) samt ange sorten (enheten) på ngående storheter 5 Hur defneras Reynolds-talet vd konvektv värmeövergång vd ett vnkelrätt anströmmat tubknppe? 5 Beskrv hur värmeövergångskoeffcenten (Nu D ) varerar längs perfern på en tub eller en crkulär cylnder vd låga Re D (< 40) respektve höga Re D (>0 5 ) 53 Vad menas med lnjearrangemang respektve förskjutet arrangemang vd tubknppen tvärströmnng? 54 Defnera hastgheten u max vd tubknppen 55 Ange hur tryckfallet bestämmes för ett tubknppe lnjearrangemang 56 Varför blr Nu D = vd Re = 0 för sfärska objekt

5 EXEMPEL PÅ TEORIFRÅGOR I KURSEN MMV 03 VÄRMEÖVERFÖRING VT, 007 KAP 0, -5 NATURLIG KONVEKTION, KAP 0 Defnera Grashofs tal Gr vd naturlg konvekton utmed en vertkal vägg vlken har en konstant väggtemperatur ( Tw = konstant) Defnera Grashofs tal, Gr *, vd naturlg konventon utmed en vertkal vägg vlken har ett konstan väggvärmeflöde ( q w = konstant) 3 Vsa att Gr/Re fyskalskt kan tolkas som förhållandet mellan gravtatonskrafterna och tröghetskrafterna 4 Vsa att volymutvdgnngskoeffcent β är lka med /T för en deal gas vd naturlg konvekton 5 Vad menas med Boussnesqs approxmaton? 6 Ange vad termerna ekvatonerna (0-5) och (0-6) representerar fyskalskt 3 d ψ * d ψ * dψ * + 3ψ * + θ = 0 3 d θ dθ + 3Pr ψ * = 0 7 Defnera Raylegh talet Ra 8 Beskrv hur värmeutbytet mellan två vertkala plattor beräknas då medet mellan plattorna har en denstet som är starkt temperaturberoende KONDENSATION, KAP 3 Ange Nusselts förenklngar (antaganden) vd flmkondensaton Härled hastghetsfördelnngen kondensatskktet vd en vertkal yta 3 Defnera Jacobs tal och ange vad det fyskalskt representerar 4 Ange två sätt att underlätta droppkondensaton 5 Beskrv hur kondensaton av ånga kan ske nut ett horsontellt rör 6 Kondensaton sker huvudsak på två sätt Vlka? 7 Defnera de två Reynoldstal som förekommer vd kondensaton KOKNING, FÖRÅNGNING KAP 4 Beskrv Nukyamas experment Beskrv den sk kokkurvan 3 Vad nnebär flmkoknng 4 Vad är Rohsenows ekvaton och när gäller den? 5 Bestäm den sk jämvktsraden för en ångbubbla 6 Bestäm Taylorvåglägden λ T mha dmensonsanalys 7 Vad menas med Helmholtz nstabltet? 8 Hur bestäms q max för cke-plana, horsontella ytor? 9 Defnera Weber-talet 0 Ange tre typer av tvåfasströmnng av gas-vätska som kan förekomma horsontella rör Samma som 9 fast vertkala rör Defnera ε, X F, X S, ug, uf, ugs, uf S 3 Beskrv hur tryckfallet beräknas med Lockhardt-Martnells metod vd soterm tvåfasströmnng 4 Defnera Martnell-parametern

6 5 Defnera tvåfasmultplkatorn φ f 6 Beskrv summarskt Chens metod för bestämnng av värmeövergångskoeffcenten vd tvåfasströmnng VÄRMEVÄXLARE, KAP 5 Ange två sätt efter vlka värmeväxlare kan klassfceras Hur tas hänsyn tll försmutsnng av värmeväxlare? 3 Vad är krteret för att en värmeväxlare skall anses vara kompakt 4 Förklara LMTD-metoden för värmeväxlardesgn 5 Beskrv ε-ntu-metoden för analys av värmeväxlare 6 Defnera ε, NTU, LMTD 7 Varför bör nte korrektonsfaktorn F väljas < 075? 8 Härled ett uttryck för verknngsgraden ε = ε( Cmn, Cmax, NTU ), för en motströms-värmeväxlare 9 Förklara flödena på mantelsdan en tubvärmeväxlare, enlgt Fguren nedan 0 Tryckfallet en kompakt värmeväxlare brukar uppdelas olka komponenter Ange dessa Vad menas med en regeneratv värmeväxlare? Defnera den termska längden för en plattvärmeväxlare TERMISK STRÅLNING, KAP Vad menas med en svart kropp? Vad menas med en grå kropp? 3 a) Defnera vnkelfaktorn F mellan två kroppar b) Ange det sk reproctetssambandet 4 Härled det samband som gäller mellan transmttans, absorptans and reflektans 5 vsa att vd strålnngsutbyte mellan väggarna ett slutet rum gäller om väggytorna är dffusa Q& ε = A ( EB J ) ε Q& = A F J J k k ( ) k 6 Defnera begreppen radostet and rradans 7 Defnera begreppet strålnngsntenstet 8 Vad menas med en opak yta? 9 Ange Wen's förskjutnngslag 0 Defnera den monokromatska emttansen ε λ aλ x Härled Beer's lag för gasstrålnng, dvs I λ = I λoe Vad menas med ekvvalent medelstrållängd vd gasstrålnng?