考研传热学各校历年真题.pdf

《考研传热学各校历年真题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《考研传热学各校历年真题.pdf（30页珍藏版）》请在三一文库上搜索。

1、工业学院 2006 年硕士研究生入学考试传热学考研试题 一、简答题（ 64 分，每小题8 分） 1.在高温蒸汽管道外包敷两种不同的保温材料，一种导热系数较小，另外一种导热系数 较大，如果包敷厚度相同，则导热系数较小的应包在内侧还是外侧？为什么？ 2.什么叫 “ 临界热绝缘直径” ？写出其表达式。 3.设计肋片时，是否肋片越长越好？ 4.在求解导热问题时，如果物体表面与环境既有对流换热，又有辐射换热，则边界条件 如何写？ 5.水在管内被加热，当水流量增大时，水的出口温度是升高还是降低？为什么？ 6.蒸汽分别在宽为2H、高为 H 的垂直平壁和宽为H、高为 2H 的垂直平壁上冷凝，试 比较两种情况下

2、冷凝量的大小。 7.冬季和夏季，用空调维持室内恒温，尽管室温都是20，但感觉却不同，为什么？ 8.一加热器用过热蒸汽加热给水，过热蒸汽在加热器中先被冷却到饱和温度，再凝结成 水，最后被冷却成过冷水。设两种流体为逆流，单相介质部分GhCph 二、（ 20 分）厚度为 的平壁，内热源强度为 ，一侧绝热，另一侧暴露在tf 的流体 中，对流换热系数为h，平壁导热系数为 ，试：（1）写出该问题的微分方程式和定解条件； （2）求平壁中的温度分布表达式；（3）求平壁中的最高温度。 三、（ 20 分）采用测定铂丝电阻的方法可间接测定横掠铂丝的空气速度，现测得铂丝 直径 0.1mm，长 10mm，电阻 0.2

3、，通过铂丝的电流1.2A，铂丝表面温度200，空气温 度 20，求空气流速。 四、 （ 22 分）一直径为200mm 的圆盘加热器1，其正上方为一直径400mm 的半球罩2， 它们被放置在27的大房间3 中。圆盘加热器的底部和侧面均绝热，且t1=727， 1=0.9 ， t2=727， 2=0.1. 求：（ 1）画出该系统的辐射网络图；（2）半球罩得到的热量；（3）圆 盘加热器的功率。 五、（ 24 分）一条供热管道长500m，架空敷设，管道内径70mm，外径 80mm，管外 包敷 50mm 厚的保温材料， 保温材料导热系数为0.05w/（m.k），钢管材料导热系数为40 w/ （m.k），管

4、内侧对流换热系数5000 w/（m2.k），保温层外侧对流换热系数10 w/（m2.k）， 热水流量5000kg/h，进口温度110，水的比热容4.2kJ/kg.k，空气温度10，求热水出口 温度。 上海交通大学10 年试题 简答题 8 道，分析说明题4 道，计算题5 道，回忆顺序可能不一致 一简答题 1 传热有哪几种方式，各有什么特点 2 强制对流和自然对流各有哪几种流态，判别的准则数各是什么，给出具体表达式 3 冬天，一手拿木棒，一手拿铁棒，另一端都放火上烤，铁棒的感觉到热；夏天，一手摸 木板，一手摸铁板，铁板的感觉到凉，用传热原理说明原因 4 北方窗户采用双层窗户隔热，其原因是什么，隔热

5、条件是什么 5 画出水被加热沸腾的曲线，说明为什么1 滴水滴在130 度的钢板上比420 度的钢板上先 烧干 6有人说 d 2t/dx2=0 的一维稳态导热温度分布与导热系数无关，因为里面没有 ，请说明 这种看法对不对，为什么 7 沸腾传热与冷凝传热的强化原则是什么，请在改善表面结构上给出具体措施 8推导有效辐射与投入辐射的关系，并说明有效辐射有哪几部分组成 二分析题 1 一厂的热电偶上标有时间常数1S，给出其具体表达市，用传热知识说明标注是否准确， 为什么 2自己划分网格， 给出如图所示的 点的二维，稳态，有内热源，第三类边界条件的离散方程 3 冬天菜棚里的空气温度大于0 度，但潮湿的地面仍

6、然会结冰，为什么？并给出改善防冻 的措施 4 液-气换热， 管内是液， 管外是气， 现在要强化， 可以增加管内流速，减少管壁导热系数， 在管外加肋片，请问哪个最有效，为什么 三计算题 1 图略，给了一个电熨斗，其实就是一维稳态平壁导热，左边是定加热功率，右边是与 环境对流（第三类边界条件），给出数学描述和边界条件，并求出温度分布 2（1）求出辐射强度（2）求 出在与平面法线成0 度和 60 度时的定向辐射强度 3 一个水平管道，与外界发生自然对流，求与外界的换热量。考查辐射传热和水平管的自 然对流，已经给出了2 个自然对流的NU 数的经验式，自己计算进行选择 4（1）写出X12，X13，X23

7、， X3， （1+2）； （ 2）画出辐射网络图； （3）求 1 与 2 的换热量。其中所有条件已给， 1 为漫射 面， 2 为黑体， 3 绝热 5 一个换热器的计算问题，53 根管子的液 -液换热器，所有条件都给出。（1）计算每根管 子的流量；（ 2）计算管内的换热系数；（ 3）计算总的传热系数（管外侧为基准）； （4） 计算对数平均温差； （5）计算管子的长度 最后祝大家考研顺利 Editor:Kaaso(Belonely) E-MAIL ： robbey_ 东北电力 2005硕士研究生入学试题 考试科目 : (411)传热学 适用专业 : (080701)工程热物理 (080702)热能

8、工程 (080704)流体机械及工程 (答案必须写在答题纸上,写在试题或其他纸上无效) 一、填空（ 20 分，每空1 分） （1）导温系数a 表征了物体的能力；流体粘度和 a的比值组成的无量纲 数是。 （2）根据导热机理，水的气、液和固三态中状态下的导热系数最小。 （3）第一类边界条件是。 （4）傅里叶定律数学表达式是。 （5）在热辐射分析中，把称为灰体。 （6）集总参数法是在非稳态导热中忽略物体的简化分析方法。 （7）当 Pr1 时，热边界层的厚度流动边界层的厚度。 （8）同温度下黑体的辐射力。 （9）强化遮热板作用的方法是和。 （10）大空间自然对流换热处于流态时有自模化特征，此时表面传热

9、系数与 无关。 （11）4 个等温、常物性表面构成的封闭系统，此系统一共有个角系数。 （12）有效辐射J由和两部分组成。 （13）在换热器热力算中，效能定义式为；NTU= 。 （14）加肋后的总面积与未加肋的表面之比称为。 （15）基尔霍夫定律数学表达式为。 二、简答题（40 分，每题5 分） 1.试用传热学来解释由于大气污染造成地球气温上升加速的原因。 2.在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？ 3.写出 Bi 准则表达式；并说明Bi 0 时无限大平壁内温度随时间变化的特征，用作 图说明之。 4.分别写出 Re、Nu、Gr 各准则的表达式，并说明各物理含义。

10、5.凝结换热有哪两种形式？哪种表面传热系数大些？为什麽？ 6.实际物体的发射率与其吸收比 从影响因素上看有何区别？ 7.当采用肋片增强传热时，应把肋片加装在哪一侧？为什么？ 8.试解释为什么高温过热器一般采用顺流与逆流的混合布置？ 三、计算题 （1） （10 分）两根不同直径的蒸汽管道，外面都覆盖一层厚度相同、材料相同的热绝缘层。 如果管子表面以及热绝缘层外表面的温度都相同，试问：两管每米长度的热损失相同 吗？若不同，哪个大？试证明之。 （2） （13 分）有一可忽略其内部导热热阻，初始温度为20的小金属球，放入800的炉 中加热， 10 秒后该球温度为200，试确定该球的时间常数；并计算金属

11、球温度上升 到 300所需时间？ （3） （12）压力为 1.013 10 5Pa的饱和水蒸气在高 0.4m 的竖壁上两面凝结，壁面温度保持 80，凝结量为60kg/h 时，壁面应有多宽？ （4） （15 分）有一烟筒的表面发射率为0.9 ，表面温度为80，外径为0.1m。该烟筒垂直 穿过室温为20，墙壁的温度为17的大房间，烟筒在大房间内的长度为2m 。试计算 烟筒在大房间的总散热量。 （5） （13）水以 0.8kg/s的流量在内径为25mm的管内流动，管子内表面温度为100，进 口处水的温度为40。试求水被加热到80时每米管长所需热量。（不考虑修正） （6）（15） 有一台壳管式换热器用

12、来冷却润滑油。冷却水在管内流动，水的入口温度为20， 出口温度为40，流量为3kg/s ；热油入口温度为120，出口温度为60，传热系数 为 500 W/(.k) ，温差修正系数 =0.97 。若水和油的比热分别为4174J/(kg.k)和 2148 J/(kg.k)。试求油的流量和所需的传热面积。 四、 （12 分）图 1 中所示的有内热源、常物性的二维导热区域，一个界面为绝热，其余界面 与温度为tf的流体发生对流换热，其表面传热系数为h W/(.k) ，内热源为Q （W/m 3） ，试列出节点 1、5、 6、9 的离散方程式。 （节点方程不必整理） （图中沿x 方 向节点间距为x；y 方向

13、节点间距为y） 。 绝热面 1 2 3 45 6 y 7 8 9 x 图 1 附：部分计算公式 管内强制对流旺盛湍流实验关联式 4. 08.0 PrRe023.0Nu 竖壁层流膜状凝结平均表面传热系数 4 1 32 13.1 ws ttl gr h 大空间自然对流换热的实验关联式 3 1 Pr.11.0GrNu 膜状凝结时的雷诺数 r tthl ws 4 Re 空气的物理性质表 t 10 2 w/(kg.k) 10 6 m 2/s Pr 30 2.67 16.00 0.701 40 2.76 16.96 0.699 50 2.83 17.95 0.698 水的物理性质表 t kg/m 3 10

14、 2 w/(m.k) 10 6 kg/(m.s) 10 6 m 2/s r kJ/kg Pr 60 983.2 65.9 469.9 0.478 2357.6 2.99 80 971.8 67.4 355.1 0.365 2309.0 2.21 90 965.3 68.0 314.9 0.326 2283.1 1.95 100 958.4 68.3 282.5 0.295 2257.1 1.75 注 p=1.01310 5 Pa 对应的饱和温度为 100。 天津商学院2004 年考研传热学试题 一、问答题（每题6 分，共 30 分） 1.试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。 2.一大平壁两

15、侧表面温度分别为T1 和 T2，且 T1T2，其导热系数与温度 T 呈线性 变化： =0+AT ，式中 0 为正值常数。试画出对应于A0、A0 和 A0 三种情况下一 维平壁稳态导热时的温度分布曲线，并说明理由。 3.什么叫膜状凝结？什么叫珠状凝结？膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地 方？ 4.写出 Pr 数的表达式并说明其物理意义；Pr=1 时流动边界层厚度与温度边界层厚度相 等的结论适用于何种场合？ 5.什么是有效辐射？若黑体的辐射力为Eb、投入辐射为G，试问黑体的有效辐射J为多 少？ 二、计算题（每题15 分，共 45 分） 1.有一厚为20mm 的大平壁，导热系数为1.3W/（m

16、 K）。为使每平方米壁面的热损失 不超过 1500W，在外表面上覆盖了一层导热系数为0.12W/（ m K）的保温材料。已知复合 壁两侧温度分别为700及 50，试确定此时保温层的厚度。 2.一常物性、不可压缩的流体同时流过内径分别为d1 与 d2 的两根直管而被加热，且 d1=2d2.流动与换热均已处于湍流充分发展区域，对流换热的实验关联式为 Nu=0.023Re0.8Pr0.4.试确定在下列两种情况下两管内平均表面传热系数的相对大小： （1）流体以同样的流速流过两管； （2）流体以同样的质量流量流过两管。 3.三个表面构成一个封闭系统，其中表面1、2 为黑体，且都为平面；表面3 为绝热面。

17、 假定两个黑体表面的面积相等，即A1=A2 ，温度分别为T1 与 T2，试画出该辐射换热系统 的网络图，并导出表面3（绝热面）的温度T3 的表达式。 山东科大传热学2008 年考研试题 一、问答题 （每题 6 分，共 10 题，60分） ： 1. 导热问题常见的边界条件分别有那些？ 2. 写出 Bi 、Fo、Nu、Pr 数的表达式，说明各准则数的物理意义。 3. 什么是正规状况阶段，为什么要划分正规状况阶段和非正规状况阶段？ 4. 简述时间常数的定义及物理意义。 5. 什么是相似原理？为什么要引入相似原理？ 6. 显式差分方程和隐式差分方程在求解时的差别是什么？ 7. 从流体的温度场分布可以求

18、出表面传热系数，其物理机理和数学方法是什么? 8. 竖壁附近自然对流的温度分布，速度分布和换热系数有什么特点？ 9. 选择太阳能集热器的表面涂层时，该涂料表面光谱吸收比随波长的变化最佳 曲线是什么？有人认为取暖用的辐射采暖片也需要涂上这种材料，你认为合 适吗？ 10. 对壳管式换热器来说， 两种流体在下列情况下， 何种走管内， 何种走管外 ？ 二、 如图所示，平板具有均匀的内热源 ，其两侧同时于温度为 f t 的环境空气 发生对流换热， 表面传热系数为h，求平 板内的温度分布及热流密度。 （14 分） 三、 任意形状固体，体积为V，表面积 为A， 具有均匀的初始温度 0 t 。 在初始时刻，突

19、然将其置于温度恒为t 的流体中， 设 0 tt 。固体与流体间的表面传热系数h及固体的物性参数保持常数。使用集 总参数法，计算物体内部温度变化及 0 到时间内的总换热量。（16 分） 四、试阐述强化传热的目的 、原则和手段 。 （14分） 五、一长为 30cm，直径为 12.5 mm的铜杆，导热系数为 386/Wm K ，两端分 别紧固地连接在温度为200的墙壁上。温度为 38的空气横向掠过铜杆， 表面 传热系数为 17 2 /WmK。求杆散失给空气的热量是多少？（12 分） 六、一导热系数为50 W/（m.K） ，厚度为 50mm 的墙壁，稳态时墙壁内沿厚度方 向的一维温度分布为： t=20

20、0-2000x 2，式中 t 的单位为， x 的单位为 m 。试求： （1）墙壁两侧表面的热流密度； （2）壁内单位体积的内热源生成热。 （8 分） 七、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，如果外表面的温度为300K，内表面温度为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 5 2.13 10/J kg 。 （10分） 八、 有一换热器把流量为7200kg/h 的热流体从 100冷却至 60， 其比热 cp=3KJ/ （kg.） ，冷流体是用 15的地下

21、水， 流量为 10800kg/h，比热 cp=4KJ/（kg.） ， 传热系数k=60W/（m 2.K） 。求顺流和逆流布置时，所需的换热面积各为多少？ 并对结果进行分析。（16分） 广东海洋大学2004 年考研专业课试卷传热学 湛江海洋大学2004 年攻读硕士学位研究生入学考试 传热学（ 404）试卷 (A 卷) （请将答案写在答题纸上，写在试卷上不给分。本科目满分150 分） 一、填空题（每小题3 分，共 27 分） 1、传热学中“传热过程”这一术语的特定含义是。 2、在自然对流中，流动的驱动力是，换热的推动力是。 3、特征数是动量扩散厚度与热量扩散厚度之比，它的定义式为。 4、换热器污垢

22、热阻是指。 5、对于等截面直肋，肋片越厚，则肋效率越，肋片越高，则肋效率越 。 6、在国际单位制（SI）中，表面传热系数h 的单位是，总传热系数k 与表面传 热系数 h 的单位关系是。 7、角系数是指。 8、普朗特数 Pr 越大的流体， 速度边界层厚度与温度边界层厚度t 之比 /t 越 。 9、为使外径为d 的管道保温措施最佳，应当选用临界热绝缘直径dc 为的 材料。（ a） dcd ； （b）dc=d ； （c）dc 2 T,表面发射率分别为 1 和 2 。为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同（分别为 3 和 4 ，且 3 w T）中； （3）两热竖壁组成的封闭有限矩形空间（上下表

23、面绝热）。 北京科技大学2008 年硕士学位研究生入学考试试题 一 （30 分，每小题5 分）简要回答下列问题： 1、名词解释：热导率、对流换热系数 、黑体辐射常数 0 、发射率 和总传热系数 k。 2、分别写出毕渥述Bi、努塞尔数Nu、雷诺数 Re、傅里叶数Fo 和格拉晓夫Gr 相似准则数 的表达式，并请说明其物理意义。 3、常物性、无内热源的稳态导热方程 2 f=0 中不包含任何物性参数，这是否说明导热物体 中的温度分布与导热物体的物性无关，为什么？ 4、热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时 间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还

24、是水冷的管道的传热系数 影响较大？为什么？ 5、何谓灰体？这种物体表面在现实中并不存在，那为什么可以用于实际物体表面间的辐射 换热计算？ 6、试用热阻概念说明辐射遮热板为什么能够“遮热”？板表面的发射率对遮热作用有什么 影响？ 二 （20 分）有一体积为V，表面积为 x A的物体。假设物体内部导热热阻很小，可以忽略， 则物体在同一时刻各点的温度相同。物体与温度为 f t的环境发生对流换热，换热系数为， 若物体热导率 、密度 和比热容C 均为已知常数，且物体初始温度为 0 t。请推导物体温 度随时间的变化函数t=f()。 三 （25 分）采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气速度。现测得

25、铂丝直径 0.1mm， 长 10mm，电阻为 0.2， 通过的电流为1.2A，表面温度为200，空气温度为20。 已知Nu=0.911 385.0 Re 3/1 Pr,空气的物性参数见下表。假定辐射热损失可忽略不计，试确定 空气的来流速度。 附：空气的物性参数 温度 t， 热导率 2 10，W/（mk） 运动粘度 v 6 10， 2 m/s 普朗特数 Pr 20 2.59 15.06 0.703 110 3.27 24.29 0.687 200 3.93 34.85 0.680 四 （25 分）在一热处理过程中，将温度为220的金属薄板竖直地置于温度为20，流速 为 7m/s 的空气气流中。平

26、板沿流动方向长度为3m，宽度为 2m，如图 1 所示。测得作用于 平板的摩擦阻力为0.86N。试确定该金属板与空气间的对流换热系数和传热量。空气的物性 参数为： =1.204kg/ 3 m, p C=1.007kJ/kg K， Pr =0.7309。 五 （25 分）设有如图2 所示的几何体，半球表面是绝热的，底面被一直径（D=0.2m）分 为 1、2 两部分。表面1 为灰体， 1 T=550 K ，黑度 1 =0.35；表面 2为黑体， 2 T=330 K 。求： （1）画出相应的辐射网络图；（2）半球表面3 的温度；（3）表面 1 的净辐射热损失。 六 （25 分）一顺流套管式换热器，利用

27、温度为60的己二醇（比热为2500 J/kg）来 加热流量1.3kg/s，入口温度20的甘油（比热为2400 J/kg） 。换热器出口处两流体温 差为15.该换热器可视为平壁传热，已知甘油侧换热系数为450W/ 2 m，己二醇侧换 热系数为515 W/ 2 m，传热面积为7.6 2 m。求： （1）传热量； （2）甘油的出口温度； （ 3） 己二醇的流量。 七 （25 分）有一台采暖用的散热器，用管内的热水来加热管外的空气。为了提高散热器的 散热效果， 有人提出采用管外加装肋片，并将原来的钢管换成铜管，试从传热角度来评价这 个方案。 八 （25 分） 有两块无限大平行平板，其发射率分别为0.3

28、 和 0.8，二者由于温度不同进行辐 射换热， 若在两平板之间插入一块两面抛光的铝遮热板，其发射率为0.04，计算由此引起的 辐射换热降低的百分率。 华南理工大学2006 年硕士研究生入学考试传热学试卷 一、名词解释（每小题5 分，共 30 分） 1、热传导； 2、对流传热； 3、辐射传热； 4、传热过程； 5、稳态温度场； 6、肋壁总效率。 二、简答题（每小题10 分，共 40分） 1、 为热扩散率， 请解释其物理意义。 一般木材的热扩散率约为a =1.510-7 m2/s , 紫铜(纯铜) 的热扩散率约为a = 5.33 10-5 ，分别对同样长短粗细的木棒和紫铜 棒加热时，分析所产生的现

29、象。 2、集总参数法含义及其适用条件 3、两流体平行流动时的温度分布如下图所示，请写出图(a)(e) 中流体的物态变化 情况。 4、 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 三、综合分析题（每小题20 分，共 80 分） 1、普朗特数的物理意义是什么？分析当、Pr1、 时，流体的热边界层和流动边 界层的厚度变化规律。 2、采用强化传热技术开发高效的传热设备，以便在较小的设备上获得更大的生产能 力和效益，成为现代工业发展的一个重要问题。根据你的理解谈谈热交换过程的强 化途径及实现方法。 3、某蒸发器的管壁厚3mm ，材料是钢。长久使用后其表面

30、覆盖一层厚为0.5mm的水 垢。试求传热系数的变化，并就计算结果讨论水垢对传热系数的影响。已知： 沸 2791 W/(m2 K)， 冷凝11630 W/(m2 K)， 钢=46.5 W/(m K)， 水垢 =1.745 W/(m K) 4、蒸汽管外包扎两层厚度相同的绝热层，外层的平均直径为内层的2 倍，导热系数 为内层的 2 倍。若两层互换位置，其他条件不变，问每米管长热损失改变多少？哪 种材料放内层好？ 青 岛 科 技 大 学 二 OO 八 年硕士研究生入学考试试题 考试科目：传热学 注意事项： 1本试卷共3 道大题（共计15 个小题），满分150 分； 2本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案

31、一律写在答题卷上，写在该试题卷上 或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划； 3必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。 一、名词解释（本大题15 分，每小题 3 分） 1.肋效率 2.发射率 3.灰体 4.大容器沸腾 5.流动边界层 二、简答题（本大题40 分，每小题 8 分） 1. 两滴完全相同的水珠分别落在120和 400的铁板上，哪一滴先汽化掉?说明原因。 2. 不凝结气体含量会如何影响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？ 3. 气体辐射有哪些特点？ 4. 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？ 5. 角系数有哪些特性？要求列

32、出基本表达式 第1 页（共2 页） 三、计算题（本大题95 分） 1.一矩形保温柜的外保温层是双壁为镀银的夹层结构，夹层空隙很小。外壁内表面温 度 tw1 为-10 ，内壁外表面温度tw2 为 90，镀银壁面的发射率为0.02 。试计算（ 1）系统 黑度（ 2）单位面积容器壁辐射换热的散热量。（15 分） 2. 一具有内热源 ，外径为 ro 的实心圆柱， 向周围温度为tw 的环境散热， 表面传热系 数为 h, 试列出圆柱体中稳态温度场的微分方程式和边界条件，并对 为常数的情形进行求 解。（ 20 分） 3. 换热器中热流体由300冷却至150，而冷流体由50被加热至100。该换热器 的总换热量

33、为 5 1025.2W ，已知传热系数)./(75 2 KmWK，试计算逆流时的对数平均 温差，加热器所需的面积？（15 分） 4. 某圆筒壁内、外半径为 1 R与 2 R。内壁加入定常热流q ，外壁与温度为 f t、 放热 系数为 h 的流体接触。试求解过程处于稳态时壁内的温度分布。（20 分） 5. 某平板边界层如图所示，以abcd 为微元体，推导并整理出动量方程。（符号自拟， 不要求最后求解结果，但需说明）（25 分） 第2 页（共2 页） 西安交大 2009 年试题解析 简述题 3/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science

34、 1. 采用热电偶测量温度随时间变化剧烈的气体温度 时，在热电偶材料一定的条件下，热电偶节点的直 径应该小一些还是大一些？为什么？ c Vc hA A V d 6 1 它反映了物体对温度变化动态响应的快慢 4/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science 2. 下图示出了常物性、 二维稳态导热问题局部边界区 域的网格配置， 试用 热平衡法 建立节点的有限差分 方程（离散方程）式。 （不需整理） 0 4 2 2/2/ 0 0201 yx tt yx h tt y x tt x y 5/22 传热学Heat Transfer Center

35、 of Thermal Fluids Science 3. 有一集成电路板，板上有不同功率的发热元件。若 此电路板竖直安装在野外大空间中（如图所示，g 为重力加速度） 。为了使大功率发热元件得到更好 地冷却，请分析下列两种方案哪种更好，为什么？ W115 W18 W8 W8W8 g g W115 W18 W8 W8W8 （a）（b） （b）方案有利于大功率发热元件的 散热，因为流体受热向上流动，此时 大功率发热元件附近边界层较薄，表 面传热系数较大。 1/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science 4. 下图是 强化相变（凝结、沸腾

36、）传热管示意图，试 分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管， 为什么？ 左图是凝结管，利于表面张力和尖峰拉 薄液膜，可以强化凝结传热；右图是蒸 发管，有很多多孔结构，提供了汽化核 心，可以强化沸腾传热。 7/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science 5. 如果管内湍流强制对流传热的实验关联式是在 / d70的实验中得到的，试问在相同的换热条件 下，/40d的情况能否应用上述关联式， 为什么？ 不能直接用，应该考虑入口段边界层 较薄、表面传热系数较大的特点，乘 一个大于 1的放大系数。 8/22 传热学Heat Transfer

37、 Center of Thermal Fluids Science 6. 有一台液 -液换热器，甲、乙两种介质分别在管内、 外作强制对流换热， 实验得出的传热系数与两种流 体流速的变化情况如下图所示，试分析该换热器的 主要热阻在哪一侧。 k u 1 u 2 介质 乙的 流速、 进 口温度 不变 介 质甲的 流速、 进口 温 度不变 介质 甲流速介 质乙流速 k o o 改变介质甲的流速，可以强化介质甲侧 的对流传热，但对总传热系数并没有影 响，说明介质甲侧的热阻很小，可以忽 略不计。而改变介质乙的流速，总传热 系数明显增大，说明介质乙侧的热阻较 大，是主要环节。 9/22 传热学Heat Tr

38、ansfer Center of Thermal Fluids Science 7. 下图为一种平板式 太阳能 集热器的局部示意。 吸热 板面向太阳的一面涂有吸热材料，背面设置了一组 平行的管子，其内通水。试分析如何提高这种太阳 能集热器的太阳辐射能利用效率，要求提出至少两 种措施。 吸热材料：尽可能多地吸收太阳能， 尽可能少地向外辐射； 吸热板：选择导热系数大的材料； 水管：尽量与外界绝热并减小与吸热 板间的接触热阻； 玻璃盖板：抑制自然对流，透射太阳 辐射。 计算题 11/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science 1. （30

39、 分）在一用电系统中，用铜丝作为熔断丝以实 现过电流保护。今有一直径为0.56mm 的铜熔丝在 温度为 35的环境中工作，其额定电流为15A。铜 丝与环境之间的总表面传热系数为34W/(m 2 K)，铜 丝物性参数为 KkgkJ386.0c ， KmW370 ，e （电阻率） m1057.1 8 ， 3 mkg9308 ，m t ( 熔 点) 0831 。试确定： （1）额定电流下熔丝的温度； （2）熔丝的最小熔断电流；（3）电流由额定值突 然增大到最小熔断电流的2 倍时熔丝的熔断时间。 （提示：单位长度铜丝电阻 e e 2 4 R d ） 。 12/22 传热学Heat Transfer C

40、enter of Thermal Fluids Science (0)计算 Bi 1 .01057.2 370 21056.034 5 3 hR Bi 6 所以，熔丝横截面上温度均匀。 13/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science (1)额定电流下，长度为l 的熔丝的电流功率 tthA d lI lRI n 2 e 2 e 24 8.274 1056.06141.334 1057. 1154 35 4 932 82 32 e 2 n dh I t hA tt 6 14/22 传热学Heat Transfer Center of

41、Thermal Fluids Science (2)最小熔断电流为当熔丝处于熔点温度时的电流， 这时焦耳热等于熔丝与环境间交换的热量，即 2 e min,m 2 e min,m 2 mmin,m 4 d l IlRItthd 21 8 93 21 e m 3 min,m 1057.1 350831341056.0 2 42 tthd I 6 3136. A 15/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science (3)由于 Bi 远小于 0.1 ，可采用集总参数法进行求解。导热微分 方程式为 d d 4 0 h cd (a) 式中 tt

42、hA tt I hd t 16 4 2271 23 m 2 e,min . 初始条件为 04 227100t. (b)6 其解为 0 2 exp h cd 33 0 m 8 9300.386 100.56 10274.84 227.1 lnln 22 341 0834 227.1 cd h 6.50s 6 16/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science 2. （34 分） 一球场可近似看成是圆形地板和半球形屋 顶组成的封闭空间。地板直径m45d，温度 27 1 t ， 发 射 率75.01。 半 球 形 屋 顶 温 度 15 2

43、t，发射率60. 0 2。地板与空气间的表面传 热系数K)(m W17 2 1 h ，屋顶与空气间的表面传热 系数K)(m W11 2 2 h 。试确定： （1）球场内空气的温 度ft； （2）维持地板为27的恒温，安装在地板下 的加热器功率。 （注：稳态过程；忽略加热器向地 基中的散热） 17/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science ArArA 1 22 1 22, 2 （1）c1c2 h A tth A tt 11122ffh 172252711222515 22 (. )(. )tt ff 397892023tt ff ,

44、. 14 （2）地板加热功率： 222 44 2, 1 )5.22(26.0 6.01 1) 5.22( 1 ) 5.22(75.0 75.01 88.20.367.5 66 02574. W 16 P 1 2 2 66 0257417225272023 , .(. ). c1 249 05. kW 4 18/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science 3.(30分）某电台电波发射管循环冷却系统和已知参数如下图 和表所示，发射管可简化为具有内热源（热功率已知）的中 空圆柱体 （图中涂黑部分） ，中空部分为的圆型去离子水冷却 通道。去

45、离子水经水泵、体积流量计和水箱后循环后进入顺 流套管式换热器内管被普通自来水冷却。套管换热器中，去 离子水进出口温度分别为t1、t 2，自来水进出口温度 t 3、t4， 环形空间内表面对流传热系数ho，内管直径d2，套管长度l2， 体积流量计读数qv均已知。假设套管换热器外表面、发射管 外表面及管路部分绝热良好，忽略水泵功率和套管换热器管 壁厚度。试确定去离子水流经套管的进出口温度t1和t2。 19/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science 1t 3t 2t 4t 水泵 流 量 计 发射管 水 箱 20/22 传热学Heat Transfer Center of Thermal Fluids Science