EXEMPEL PÅ TEORIFRÅGOR I KURSEN MMV 031 VÄRMEÖVERFÖRING, 2014

Transkript

1 EXEMPEL PÅ TEORIFRÅGOR I KURSEN MMV 03 VÄRMEÖVERFÖRING, 04 KAP 9,, Värelednng och forcerad konvekton a) Vad enas ed ett sotropt ateral? b) Vad enas ed ett hoogent ateral? Defnera terska dffusvteten a sat ange sorten (enheten) på alla ngående storheter 3 Härled värelednngsekvatonen för ett sotropt ateral ett rättvnklgt (x,y,z)- koordnatsyste 4 Varför är värekonduktvteten för flytande etaller allänhet större än för vanlga vätskor? 5 Ange två sk scatterng-processer so påverkar transporten av de teroelastska vågorna 6 Beskrv kortfattat hur värekonduktvteten ändras ed legerngshalten för en legerng av två änen so är fullständgt löslga varandra så väl fast so sält tllstånd 7 Saa so 6 fast för eutektska legerngar 8 Beskrv vad so enas ed krtsk solerngstjocklek 9 Härled den dfferentalekvaton so bestäer teperaturfördelnngen en rektangulär fläns sat forulera randvllkoren 0 Härled den dfferentalekvaton so bestäer teperaturfördelnngen en rak trangulär fläns sat forulera randvllkoren Betrakta en väreledande fast kropp so avkyls geno konvekton Forulera randvllkoret gränsytan ellan kroppen och det ströande edet Härled vllkor för att flänsar skall vara lönsaa att använda (Rektangulära flänsar; Q gvet) 3 Defnera de två flänsverknngsgrader so vanlgen användes 4 För en rektangulär kylfläns gäller för väreflödet att Q tanh( = αλb Zϑ L) där = α / λb Härled uttrycken för flänsverknngsgraderna η och ϕ 5 För rektangulära och trangulära flänsar gäller för en sk optal fläns L b / = c λ αb Hur lyder opterngskrteret? 6 En plan vägg (värekonduktvtet λ ) ed tjockleken b avkyls på öse sdor av en flud so på stora avstånd har teperaturen t f Inut väggen genereras ett väre Q (W/ 3 ) lkforgt O väreövergångskoeffcenten är α, bestä ett uttryck för axala teperaturen väggen 7 Härled hur teperaturen ändras so funkton av tden för en kropp ed ycket god värelednngsföråga o kroppen avkyles geno påtvngad konvekton

2 8 Vsa att teren α Aτ ρcv vd nstatonär värelednng kan skrvas α Aτ ρcv = B Fo t t 9 Vd lösnng av ekvatonen = a för en plan platta ed åttlg värekonduktvtet τ x används den sk separatonsetoden, dvs teperaturen antas följa t tf = F( τ ) G( x) Härled de dfferentalekvatoner so bestäer F och G sat forulera randvllkoren 0 Defnera B- och Fo-odulen sat ange sorten (enheten) för de ngående storheterna Vd lösnngen av den nstatonära och endensonella värelednngen en plan platta ed åttlg värekonduktvtet fås so ellanled lösnngen på foren ϑ = t t f = e β ατ ( Acos βx + Bsn βx) Vsa vlka resultat randvllkoren vd x = 0 (syetr) och x = L (konvektv avkylnng) leder tll Vd tvådensonell nstatonär värelednng gäller bland att lösnngen tll teperaturfältet kan fås so produkten av två endensonella lösnngar Ange under vlka förutsättnngar 3 För en sk halvoändlg kropp, vlken ntellt har teperaturen t o, vars yta plötslg ges teperaturen t s gäller t( x, τ ) t t o t s s = erf x ατ erf ( γ ) = π γ o e η d - η Härled ett uttryck för väreflödet Q ; dq Q = dτ 4 Defnera väreövergångskoeffcenten α Ange sorten (enheten) 5 Vad enas ed en Newtonsk flud? 6 Defnera Reynolds tal 7 Härled teperaturfältsekvatonen för en flud rörelse Fluden kan anses vara nkopressbel och statonära förhållanden får antagas 8 Defnera Pr-talet sat ange sorten (enheten) på ngående storheter 9 Defnera Nusselts tal Nu sat ange sorten (enheten) på ngående storheter 30 Forulera lkforghetslagen vd påtvngad konvektv väreöverförng 3 Ange vad tererna ekvaton (7-) prncpellt representerar fyskalskt ( ' ) = 0 f ''' + f f '' f + 3 Saa so 30 fast för ekvaton (7-6) θ + Pr f θ ( β ) γ Pr f θ = 0

3 33 Vad enas ed lokal självlkforghet? 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 so händer då ( v w / ) Re = 0 69 U x u/u = (v w/u ) Re x 0 Blow-off at Vad enas ed tersk nloppsträcka? y Rex/ x 37 Defnera begreppet hydraulsk daeter 38 Betrakta ett crkulärt rör där ytteperaturen är konstant lka ed, t w En flud ed en lkforg nloppsteperatur t ströar röret Härled den dfferentalekvaton so beskrver teperaturfältet det ströande edet Hastghetsfältet kan antas fullt utbldat varvd gäller r = u R u 39 Defnera bulkteperaturen t B 40 Vsa att bulkteperaturen ökar lnjärt ed kanallängden då väreflödet vd kanalväggarna är q w = konstant

4 4 Vd konvektv väreövergång crkulera rör gäller bland Nu D = 3656 och bland Nu D = 4364 Ange under vlka vllkor respektve forel gäller 4 Ange tre egenskaper so karaktärserar turbulent strönng 43 Vd härlednngen av hastghetsfördelnngen det sk väggnära orådet ett turbulent gränsskkt gäller ett fundaentalt antagande då tröghetstererna försuats Ange detta t 44 O q = ρ cp ( υ / Pr+ ε / Prt ) och y foren St=C F / u τ = ρ( υ + ε ), härled Reynolds analog på y 45 Vsa att teren ρ u v kan tolkas so en skjuvspännng sat att teren ρ c p v t kan uppfattas so ett väreflöde 46 Defnera den turbulenta vskosteten ε och den turbulenta dffusvteten ε q sat det turbulenta Prandtl-talet 47 Defnera frktonshastgheten u ( u * τ ) 48 Beskrv hur hastghetsfördelnngen varerar ett turbulent gränsskkt utefter en plan vägg 49 Vd väreöverförng ett turbulent gränsskkt eller turbulent rörströnng nförs en densonslös teperatur enlgt T + ( t w t) ρc pu = q w * Ange vad de ngående storheterna representerar sat genoför härlednngen av att T + = f ( y + ) 50 Defnera Stanton-talet St (grundforen) sat ange sorten (enheten) på ngående storheter 5 Hur defneras Reynolds-talet vd konvektv väreövergång vd ett vnkelrätt anströat tubknppe? 5 Beskrv hur väreövergångskoeffcenten (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 enas ed lnjearrangeang respektve förskjutet arrangeang vd tubknppen tvärströnng? 54 Defnera hastgheten u ax vd tubknppen 55 Ange hur tryckfallet bestäes för ett tubknppe lnjearrangeang 56 Varför blr Nu D = vd Re = 0 för sfärska objekt NATURLIG KONVEKTION, KAP 0 57 Defnera Grashofs tal Gr vd naturlg konvekton uted en vertkal vägg vlken har en konstant väggteperatur ( Tw = konstant) 58 Defnera Grashofs tal, Gr *, vd naturlg konventon uted en vertkal vägg vlken har ett konstan väggväreflöde ( qw = konstant)

5 59 Vsa att Gr/Re fyskalskt kan tolkas so förhållandet ellan gravtatonskrafterna och tröghetskrafterna 60 Vsa att volyutvdgnngskoeffcent β är lka ed /T för en deal gas vd naturlg konvekton 6 Vad enas ed Boussnesqs approxaton? 6 Ange vad tererna ekvatonerna (0-5) och (0-6) representerar fyskalskt 3 d ψ * d ψ * dψ * + 3ψ * + θ = 0 3 d θ dθ + 3Pr ψ * = 0 63 Defnera Raylegh talet Ra 64 Beskrv hur väreutbytet ellan två vertkala plattor beräknas då edet ellan plattorna har en denstet so är starkt teperaturberoende TERMISK STRÅLNING, KAP 65 Vad enas ed en svart kropp? 66 Vad enas ed en grå kropp? 67 a) Defnera vnkelfaktorn F ellan två kroppar b) Ange det sk reproctetssabandethärled det saband so gäller ellan transttans, absorptans and reflektans 68 Härled sabandet ellan transtans, absorptonsföråga och reflektonsföråga 69 Vsa att vd strålnngsutbyte ellan väggarna ett slutet ru gäller o väggytorna är dffusa Q Q ε = A ε = A F k k ( E J ) B ( J J ) 70 Defnera begreppen radostet and rradans 7 Defnera begreppet strålnngsntenstet 7 Vad enas ed en opak yta? 73 Ange Wen's förskjutnngslag k 74 Defnera den onokroatska ettansen ε λ aλx 75 Härled Beer's lag för gasstrålnng, dvs I λ = I λoe 76 Vad enas ed ekvvalent edelstrållängd vd gasstrålnng? KONDENSATION, KAP 3 77 Ange Nusselts förenklngar (antaganden) vd flkondensaton 78 Härled hastghetsfördelnngen kondensatskktet vd en vertkal yta 79 Defnera Jacobs tal och ange vad det fyskalskt representerar 80 Ange två sätt att underlätta droppkondensaton

6 8 Beskrv hur kondensaton av ånga kan ske nut ett horsontellt rör 8 Kondensaton sker huvudsak på två sätt Vlka? 83 Defnera de två Reynoldstal so förekoer vd kondensaton KOKNING, FÖRÅNGNING KAP 4 84 Beskrv Nukyaas experent 85 Beskrv den sk kokkurvan 86 Vad nnebär flkoknng 87 Vad är Rohsenows ekvaton och när gäller den? 88 Bestä den sk jävktsraden för en ångbubbla 89 Bestä Taylorvåglägden λ T ha densonsanalys 90 Vad enas ed Helholtz nstabltet? 9 Hur bestäs q ax för cke-plana, horsontella ytor? 9 Defnera Weber-talet 93 Ange tre typer av tvåfasströnng av gas-vätska so kan förekoa horsontella rör 94 Saa so 93 fast vertkala rör 95 Defnera ε, X, X S, ug, uf, ugs uf S F, 96 Beskrv hur tryckfallet beräknas ed Lockhardt-Martnells etod vd soter tvåfasströnng 97 Defnera Martnell-paraetern 98 Defnera tvåfasultplkatorn φ f 99 Beskrv suarskt Chens etod för bestänng av väreövergångskoeffcenten vd tvåfasströnng VÄRMEVÄXLARE, KAP 5 00 Ange två sätt efter vlka väreväxlare kan klassfceras 0 Hur tas hänsyn tll försutsnng av väreväxlare? 0 Vad är krteret för att en väreväxlare skall anses vara kopakt 03 Förklara LMTD-etoden för väreväxlardesgn 04 Beskrv ε-ntu-etoden för analys av väreväxlare 05 Defnera ε, NTU, LMTD 06 Varför bör nte korrektonsfaktorn F väljas < 075? 07 Härled ett uttryck för verknngsgraden ε = ε( Cn, Cax, NTU ), för en otströsväreväxlare

7 08 Förklara flödena på antelsdan en tubväreväxlare, enlgt Fguren nedan 09 Tryckfallet en kopakt väreväxlare brukar uppdelas olka koponenter Ange dessa 0 Vad enas ed en regeneratv väreväxlare? Defnera den terska längden för en plattväreväxlare