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1、12005 硕硕士研究生入学士研究生入学试题试题 考试科目: (411)传热学 适用专业: (080701)工程热物理(080702)热能工程(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
2、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
3、温度响应特性?3.写出 Bi 准则表达式;并说明 Bi0 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。 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?2三、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
4、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;并计算金属球温 度上升到 300所需时间? (3) (12)压力为 1.013105Pa 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
5、)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
6、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/m3) ,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 方向节点间距为 y) 。绝热面 12 34 5 6y 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 . 0PrRe023. 0Nu竖壁层流膜状凝结平均表面传热系数 41 32 13. 1 wsttlgrh3大空间自然对流换热的实验关联式 31Pr.11. 0GrNu 膜状凝结时的雷诺数 rtthlws 4Re空气的物理性质表t102 w/(kg.k)106 m2/sPr302.6716.000.701 402.7616.960.699 502.8317.950.698水的物理性质表t kg/m3102 w/(m.k)106 kg/(m.s)106 m2/sr kJ/kgPr60983.265.9469.90.4782357.62.99 80971.867.4355.10.3652309.02.21 90965.368.0314.90.3262283.11.95 100958.468.3282.50.2952257.11.75注 p=1.013105 Pa 对应的饱和温度为 100。