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1、测 试 题 1（1）回答问题（40 分）1、作用在流体上的力有那些？2、已知静止流体内部 x 方向的静强压为 P，同一点其它方向的压强是多少？3、流体什么特性引起的沿程压力损失？4、什么是速度、温度及浓度边界层？5、叙述牛顿粘性定律、付里叶导热定律及菲克第一传质定律，并指出每个物理量的单位，比较它们的类似性。6、什么是有效辐射是？7、-27 0C 的物体黑表面的辐射力是多少？8、写出 Re 数的表达式，并指出 Re 数的作用、构成 Re 数基本物理量的单位及意义。9、写出贝努里方程，并指出每一项的单位及物理意义？10、在冬天有风的天气感到冷，还是无风的天气感到冷？原因是什么？（2）计算（60
2、分）1、对于一维稳态扩散传质，点 A 的摩尔浓度为 2 mol/m3 ，点 B 的摩尔浓度为Xmol/m3，两点距离为 20mm；材料的传质扩散系数为 720m2/min，则浓度梯度的的大小、方向及传质通量的大小及方向。2、有一水平放置的钢坯，表面积 1.50.5m2, 黑度为 0.6, 周围环境温度为 20 0C。试比较钢坯温度在 227 0C 及 1227 0C 时，钢坯表面由于辐射和对流换热造成的单位面积的热损失。（已知钢坯温度在 200 0C 时，周围空气导热系数为 3.2710-2 w/m.0c ，Pr=0.687，Gr=810 9；钢坯温度在 1000 0C 时，周围空气导热系数为
3、 5.7510-2 w/m.0c， Pr=0.688，Gr=210 9，Nu=0.15 （PrGr） 1/3）3、设钢包为一圆柱形，高为 H，直径为 D，水口直径为 d。求钢包钢水流尽的时间。4、已知管道直径为 50 厘米，流体在管道内的平均速度为 3m/s, 流体的动力黏性系数为 0.005Pa.s, 密度为 1000kg/m3。求流体流过管道的雷诺数。判断流体在管道流动中是层流还是湍流？5、 设玻璃厚度为 hmm，导热系数为 k1 w/m.0c，窗户面积为 A m2。若采用双层窗，玻璃厚度不变，双层窗玻璃之间的距离是 L mm，中间充满静止的空气，空气的导热系数为 k2 w/m.0c。设冬
4、天、夏天的室外气温分别是 TA1 及 TA2，对流换热系数为 A1 及 A2，室内气温都是 TA3，对流换热系数为 A3。无论冬天还是夏天，为了保持室内温度不变，若每 106 J 的热量为 0.5 元，求采用双层窗比单层窗一年节约多少费用（假设冬天夏天各180 天）？6、对于一维稳态导热，点 A 的温度为 20 oC，点 B 的温度为 50 oC，两点距离为20cm；材料的导热系数为 1200J/（m. oC.min），求温度梯度的的大小、方向及热流通量大小及方向。 测 试 题 2一、 举例说明工业过程的动量传输（流体）、热量传输及质量传输，并指出传输过程依靠的是分子扩散还是对流流动说明。（要
5、求：每种传输现象举三个例子，三个例子要属于三个不同的领域，供举九例）（36 分）。二、 填空（20 分）（1）傅立叶导热定律 中的 的物理意义分别是 ?、 ?及?，其单位分别是 ? 、 ? 、 ?。（6 分）（2）菲克传质定律 中的 的物理意义分别是 ?、 ?及 ?，其单位分别是 ? 、 ? 、 ?。（ 6 分）（3）对流换热包括 ? 与 ?。（4 分）（4）当 Pr 时，温度边界层的厚度 ?速度边界层的厚度。（2 分）（5）扩散传质是在流体内部或流体与固体壁面之间，将高 ?区的物质传输到 ?区的传质方式。（2 分）三、计算（44 分）（1）灰体表面温度为 527 0C，黑度为 0.85, 求
6、其辐射力 ?（4 分）（2）设墙壁厚度为 hmm，供有三层砖砌筑，第一层厚砖厚度 H1 导热系数为 k1 w/m.0c，第二层砖厚度 H2 导热系数为 k2 w/m.0c，第三层砖厚度 H3 导热系数为 k3 w/m.0c。三层砖 “串联” 砌筑，墙体面积为 A m2。设冬天、夏天的室外气温分别是 TA1及 TA2，对流换热系数为 A1 及 A2，室内气温都是 TA3，对流换热系数为 A3。若每 106 J 的热量为 0.5 元。求一年的冬天和夏天分别通过墙体进出房间的热量（冬天夏天各180 天）？（10 分）（3）已知实际管道内直径为 12000mm，管道内流体速度为 100m/s，管道内流
7、过温度为 20 0C 的空气。现在实验室中有（1）横截面的长为 200mm、宽为 200mm 矩形管；（2）长周半径为 2000mm、短周半径为 100mm 的椭圆形管；（3）半径为 20mm的圆形管道各一根。1）计算每一根管道的雷诺数。2）现在在试验室要模拟实际管道内的流动状态，你选用那一（几）根管？为什么？并求出其流速。（设实验管道用的空气仍是 200C）（15 分）（4）已知流体以来流速度为 2m/s 流过管径为 0.1m 的圆管，其努塞尔数满足Nu=0.02RePr；流体的导热系数、运动黏度、导温系数分别为 2W/m.oC、10 -6m2/s 及 10-2m2/s. 求流体与平板壁面之
8、间的对流换热系数(15 分)。测 试 题 3（1）对于一维稳态导热，点 A 的温度为 520 oC，点 B 的温度为 120 oC，两点距离为 10cm；连接两点材料的导热系数为 400J/（m. oC.min），求温度梯度的的大小、方向及热流通量大小及方向。（10 分）（2）对于一维稳态扩散传质，点 A 摩尔浓度为 2 mol/m3 ，A 与 B 两点之间的传质通量为 50 mol/m2.s，两点距离为 20mm；连接两点之间材料传质扩散系数为240m2/min，求 B 点的摩尔浓度的大小；A，B 之间的浓度梯度的的大小、方向。（ 10分）（3）对于水平放置管道一维稳态流体流动，入口横截面速
9、度为 20m/s ，出口横截面的速度为 300m/min，两点距离为 50mm；流体的运动黏度系数为 600m2/min，密度为 1000kg/m3。求出口及入口的面积比、出口及入口的动能、管内的速度梯度。（10分）（4）在判断薄材及厚材、求强制对流换热系数及对流传质系数时，需分别用到那些准数，并用速度、热扩散系数、黏度系数、特征时间、特征厚度（长度）、质量扩散系数、导热系数等基本物理量表达出这些准数(30 分)。（5）已知流体以来流速度为 2m/s 流过管径为 0.1m 的圆管，其努塞尔数满足Nu=0.02RePr；流体的导热系数、运动黏度、导温系数分别为 2W/m.oC、10 -6m2/s
10、 及 10-2m2/s. 求流体与平板壁面之间的对流换热系数(15 分)。（6）（假设无接触热阻）已知一加热炉炉墙由三层材料组成，它们的厚度分别为 及导热系数分别为 。炉墙内外的气流温度分别为 ；对流换热系数分别为 。（以上所用单位均为国际标准制。）求热流通量、炉墙内外壁面及交界面的温度（15 分）。（7）已知一球形封闭黑体空腔，直径为 1m，内表面温度为 727 OC，在其上表面开一面积为 1cm2 的小孔，球的内表面发射率为 0.8。求其黑体空腔对小孔的角系数、空腔的表面热阻、空腔的表面辐射力大小(单位为国际标准制， 20 分)： （8）对于方程 1）它描述的是几维传热问题？（2 分） 2
11、）对于一维非稳态无内热源固体传热问题方程变为何种形式？（2 分）3）对于二维稳态无内热源的传热问题方程变为何种形式？（6 分）（9）已知管道内直径为 1000mm，管道内流体速度为 50m/s，管道内流过温度为200 0C 的空气。现在实验室中有（1）横截面的长为 1000mm、宽为 1000mm 矩形管；（2）长周半径为 1000mm、短周半径为 800mm 的椭圆形管；（3）半径为 200mm 的圆形管道各一根。求每根管的等效直径；为使得实验室实验能够模拟实际管道内的流动，你选用那一（几）根管？为什么？并求出其流速。（设实验管道用的空气仍是2000C）（ 10 分）（10）设钢包为一圆柱形，高为 H，直径为 D，水口直径为 d。求钢包钢水流尽的时间。（10）（11）解释如下名词（10 分）1） 不可压缩流体2） 理想流体3） 有效辐射4） 扩散传质5）非稳态传热
