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1、2002 年一. 简答题(每小题6分，共36分)1. 写出傅立叶导热定律的数学表达式，式中没有出现时间变量，为什么同样可以分 析非稳态导热问题？2. 在对实际传热问题的分析计算中，采用合理的假设可以使问题得到很大的简化， 请举两个导热问题的例子给以说明。3. 写出基尔霍夫定律的不同数学表达式，并给出其适用的条件。4. 沸腾换热过程的临界热流密度是如何定义的？对电加热沸腾换热的设备，控制临 界热流密度有何意义？5. 分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？在热水温度一定的 情况下，你能提出一些提高暖气片散热量的措施吗？6. 影响自然对流换热的因素有哪些？二. 12分一个功率为的电烙
2、铁，其形状可近似看作一个半径很小的短圆柱，初始放在室 内，然后瞬间通电加热。(1)分析并列出加热过程中烙铁温度随时间变化的微分方程式(注 明式中符号的名称)；(2)给出最终稳定后确定烙铁温度的关系式。三. 15分在一对流换热的实验中，10C的水以1.6m/s的速度流入内径为28mm、外径为 31mm、长1.5m的管子。管子外表面均匀地绕着电阻带作为加热器，其外还包有保温层。加热 器的总功率为42.05KW，通过保温层的散热损失为2%，试确定：(1) 管子出口处的平均水温；(2) 管子内表面的传热系数；(3) 管子外表面的平均壁温。水的物性参数如下：？?kg/m?，cp=4.187 kJ/(kg
3、?C)，? W/ (m?C)， v ? X?m2/s，；管材的导热系数为18W/(m?C)；管内对流换热的实验关联式:层流:Nu=3.66, 紊流：Nu=0.027Re0.8Pr0.33，不需考虑入口效应四. 12分直径为0.5m的球内表面，被一水平面划分成相等的上、下两部分，上、下部分 的结合处完全绝热。上半球温度为450K，发射率为0.8；下半球温度为350K，发射率为0.6。球面为漫射灰体。试确定上、下两球表面的辐射换热量？五. 15分考察一同心套管式换热器，该换热器的特点是具有均匀的总传热系数，并在下 列条件下工作：质量流量qm (kg/s)比热容 cp(J/kg?K)进口温度tC出口
4、温度t” C冷流体0.12542004095热流体0.1252100求：(1) 热流体出口温度，(2) 换热器的效能是多少，210(3)对于最小的尺寸和重量要求，换热器应以顺流式还是逆流式工作？对于这两种流动条 件所需的面积比是多少？六. 10分一锅炉省煤器的管子尺寸为外径32mm、壁厚4mm，管材的导热系数为52W/(m?C)，若烟气侧的总换热系数(包括对流和辐射)为81 W/ (m2?C)，管内水侧换热系数为5012 W/(m2?C)。试：（1）计算省煤器的传热系数K （传热面积以管外表面为基准），（2）分析管壁热阻及两侧换热热阻对传热系数K的影响，（3）长时间运行后传热过程会发生什么变化
5、？帖子地址：http:/ 年考试科目： 传热学 一、选择和填空（每小题5分，共50分）的表面传热系数效果会会最明显。（C） 一样1. 为了对一电厂省煤器的换热进行强化，提高（A）管内水侧（B）管外烟气侧2. 在圆筒壁稳态导热问题中，当内壁温度小于外壁温度时，其壁内温度分布应为附图中的 （A； B； C）。3. 一个肋片，测得其肋基处温度为50C，周围气体温度为20C，表面传热系数取15 W/（m2?K），肋片表面积为0.2 m2,查得该肋片的效率为0.5，则该肋片的实际散热量为W。4. 壁面绝热的情况属于边界条件。（A）第一类（B）第二类（C）第三类5. 在努塞尔关于膜状凝结理论分析的8条假定
6、中，最主要的是下面那一条（A）常物性（B）膜内温度分布是线性的（C）蒸汽是静止的（D）液膜的过冷度可以忽略6. 自然对流换热实验的自模化是指表面传热系数与无关的现象。（A）特征尺度（B）定性温度（C）表面几何形状（D）壁面换热条件7. 大容器饱和沸腾曲线可分为自然对流、过渡沸腾和四个阶段。8. 下面材料中表面的法向发射率最大的是。（A）镀锌的铁皮（B）磨光的黄铜（C）各种颜色的油漆（D）磨光的铬9. 工程上主要的辐射性气体包括、二氧化硫、甲烷、氟里昂和一氧化碳等，气体辐射具有_和_的特点。10. 附图中表面1对表面2的角系数为。图中各表面在垂直纸面的方向位无限长二. 分析和简答题（每小题8分，
7、共48分）1. 一个常物性、含均匀内热源的二维稳态导热问题，在直角坐标系中利用有限差分 的数值方法进行求解，试列出任意内部节点的差分方程()。2. 煤粉颗粒在进入炉膛的加热升温过程可以当作一个集总体来分析，试列出在着火 之前描述其温度变化微分方程式，并注明式中各符号的名称。3. 对于一个处于湍流流动的管内对流换热，示意画出局部表面传热系数hx随管长 的变化，并解释其原因。4. 解释不凝结气体存在对膜状凝结过程的影响。5. 在夏天的室外，人们感觉穿浅颜色的衣服会比深颜色衣服凉爽，在钢厂的高温车 间，工人穿浅颜色或深颜色衣服是否会有区别？并解释。6. 画出附图中三个表面辐射换热的网络图，并标出各个
8、热阻的表达式。已知半球 表面3是一个绝热表面三、计算题(第1、2小题各18分，第3小题16分，共52分)1. 一火车车窗尺寸宽为0.8m，高0.6m，玻璃的厚度是5mm，假如在冬天，室内和 室外的温度分别为和20和-20C，内侧的表面传热传热系数为6 W/(m2?K)，外侧的表面传 热传热系数为100W/(m2?K)。玻璃的导热系数为0.78 W/(m?K)，不考虑内外侧与环境的辐射 换热。(1)计算通过此车窗的散热量；(2)若采用中间真空的双层玻璃窗，在其它条件不变 的情况下，列出计算车窗的散热量的关系式。只列出关系式，不需要计算，玻璃的表面发射 率为2. 在一台逆流式换热器中，107C的油
9、被水冷却到30C，油的比热容为1840 J/(kg?K)，水 的质量流量为1.4kg/s,比热容为4174 J/(kg?K)。水的进出口温度分别为20C和60C。(1) 换热器的总传热系数为450 W/(m2?K)，计算此换热器的面积。(2) 油的质量流量为多少？(3) 若换热器的管壁很薄，可以近似看成是通过平壁的传热过程，且测得油侧的表 面传热系数为650 W/(m2?K)，水侧的表面传热系数为3500 W/(m2?K)，计算换热器的总污垢 热阻。3. 温度为20C的空气以10m/s的速度横向掠过直径为5cm的圆管，管壁表面温度保持在 70 C，试计算表面传热系数和每米管长的换热量。已知：确
10、定平均表面传热系数的准则式为：式中：C及n的值见附表1；定性温度为；特征尺度为管子外径；特征速度为来流速度。 空气的物性参数见附表2附表1Cn4400.9110.3354040000.6830.4664000400000.1930.618附表2:空气的物性参数tCpkg/m3cpkJ/(kg?K)入 X102W/(m?K)X106m2/sv X106m2/sPr201.2051.0052.5921.415.60.703301.1651.0052.6722.9160.701401.1281.0052.7624.316.960.699501.0931.0052.8325.717.950.69860
11、1.061.0052.927.218.970.696701.0291.0092.9628.620.020.6942005 年考试科目：传热学卷别：A一、选择和填空（每小题5分，共50分）1. 下列物质在常温下导热系数最小的是（）。（A）水（B）空气 （C）玻璃 （D）岩棉板2. 对于等截面的直肋片，沿着肋片的高度方向，肋片横截面上导热的热流量逐渐（）。（A）变大（B）变小 （C）不变 （D）不确定3. 在横掠管束的对流换热中，平均的表面对流换热系数随管排数的增加（在前几排）而（）。（A）增加（B）不变 （C）变小 （D）不确定4. 对于等温线而言，以下不正确的描述是（）。（A）不同温度的等温线
12、可以相交（B）等温线可以封闭（C）等温线可以终止于边界5. 工程上主要的辐射性气体包括、二氧化硫、甲烷、氟里昂和一氧化碳等，气体辐射具有_和_的特点。6. 努塞尔在对纯净蒸气层流膜状凝结换热进行理论分析求解时，忽略了液膜流动过程中的（）。（A）重力（B）粘性力 （C）惯性力7. 附图1中表面1对表面2的角系数为 。已知，8. 对于粘度很小的液态金属，当进行外掠平板的对流换热时，在同一位置，其流动边界层厚 度和温度边界层厚度的关系是( )。(A)(B)(C)9. 描述黑体辐射能量在空间方向分布规律的是()。(A)普朗克定律(B)兰贝特定律(C)维恩位移定律(D)斯忒藩一波尔兹曼定律10. 一个可
13、近似认为是漫射灰体的表面，其温度为300K，表面的发射率为0.7，测得该平板得到的投入辐射为800 W/m2,此时该平板的有效辐射为W/m2。二. 分析和问答题(每小题8分，共40分)7. 一个常物性、含均匀内热源的二维稳态导热问题，在直角坐标系中利用有限差分 的数值方法进行求解，试列出任意内部节点的差分方程()。8. 什么是黑体、灰体？它们和黑颜色物体、灰颜色物体有何区别？9. 画出大容器饱和沸腾曲线，并注明各个区域的名称，解释临界热流密度的概念。10. 试说明数的物理意义，和 各代表什么样的换热条件？有人认为代表绝热工 况，你是否赞同这一观点，为什么？11. 影响自然对流换热的因素有哪些？
14、大空间和有限空间的自然对流换热是如何划 分的？三、计算题(每小题15分，共60分)2. 一厚为10cm的金属大平板，一侧绝热，另一侧暴露于温度为30C的空气中，表 面与空气之间的表面传热系数为450 W/(m2?K)，通电后平板内相当于有0.3X106W/m3的均 匀内热源，平板的导热系数为18 W/(m?K)。(1) 写出描述该问题的数学描述(导热微分方程和边界条件)；(2) 确定平板中的最高温度及其位置。3. 有一暖水瓶胆，可近似看成直径为100mm，高为260mm的圆柱体，瓶胆夹层(很 薄)抽成真空，其表面发射率(黑度)均为0.05，盛满开水的初始瞬间，夹层两壁温度可近 似取为100C和20Co(1) 试求此时通过瓶胆散热的热流量？(2) 计算此时暖瓶内水温的平均下降速度(C/s)？水的物性参数见附录。4. 要选择一台采用逆流布置的管壳式水一水换热器，要求的条件是：管内为热水， 进出口温度分别为100C和80C；管外为冷水，进出口温度分别为20C和70C；总换热量 为 350KWo(1) 若近似选定的换热器总传热系数为1100W/(m2?K)，计算换热器的面积应不小 于多少？(2) 满足该换热条件下，要求的热水质量流量为多少？水的物性参数见附录5. 在上一计算题中，若换热器内
