2011年全国硕士研究生入学考试自主命题科目模拟试题
招生专业： 考试科目：传热学 考试时间：14:00-17:00
试题编号：824
2011年全国硕士研究生考试华北电力大学（北
京
）自主命题模拟试题
姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：
考场注意事项：
一、考生参加考试必须按时进入考场，按指定座位就坐。将有关身份证件（准考证、身份证）放在桌面左上角，以备查对。
二、闭卷考试，考生进入考场，不得携带任何书刊、笔记、报纸和通讯工具（如手机、寻呼机等），或有存储、编程、查询功能的电子用品（如已携带，必须存放在监考老师指定的地方）。考生只准带必需的文具，如钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、绘图仪器或根据考试所需携带的用具。能否使用计算器，及开卷考试时允许携带的书籍及用具等由任课教师决定。
三、考生迟到30分钟不得入场，逾时以旷考论；因特殊原因不能参加考试者，必须事前请假，并经研究生部批准，否则作旷考论。考试开始30分钟后才准交卷出场。答卷时，不得中途离场后再行返回。如有特殊原因需离场者，必须经监考教师准许并陪同。答卷一经考生带出考场，即行作废。
四、考生拿到试卷后，应先用钢笔填写好试卷封面各项，特别是学号、姓名、学院名称、课程名称等，不到规定的开考时间，考生不得答题。
五、考试期间，考生应将写好的有答卷文字的一面朝下放置，考生必须按时交卷，交卷时应将试卷、答卷纸和草稿纸整理好，等候监考老师收取，未经许可，不得将试卷、答卷纸和草稿纸带出场外。
六、考生在考场内必须保持安静。提前交卷的考生，应立即离开考场，不得在考场附近逗留。
七、考生答题必须用钢笔或圆珠笔（蓝、黑色）书写，字迹要工整、清楚。答案书写在草稿纸上的一律无效。
八、考生对试题内容有疑问的，不得向监考老师询问。但在试题分发错误或试卷字迹模糊时，可举手询问。
华北电力大学（北京）
2011年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一）
科目代码： 824 科目名称： 传热学
考生注意：所有大题务必书写在考场提供的答题纸上，写在本试题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。
一、选择题
1、在稳态导热中，决定物体内温度分布的是( )。
A.导温系数
B.导热系数
C.传热系数
D.密度 2、常温下，碳钢的导热系数在下列哪个范围﹝ ﹞ A 、0.1-10 B 、20-60 C 、100-150 D 、150-190 3、物体被加热时，其第三类边界条件可表示为（ ）。
A.)()(
w f w t t h n t
-=??-λ B.)()(w f w t t h n t
-=??λ
C.)()(f w w t t h n
t
-=??-λ
4、准则数Bi 趋近于无穷大，相当于边界条件是（ ）。 A 、第一类边界条件；B 、第二类边界条件； C 、第三类边界条件；D 、二者之间没有联系。
5、空气横向掠过等温圆柱体，从圆柱前驻点开始向后热边界厚度在不断增加，如果Re 较小，流动保持层流，则（ ）。
A.局部对流换热系数h f 逐渐减小
B.局部对流换热系数h f 保持不变
C.局部对流换热系数h f 可能减小，也可能增加
6、对于粘度很大的油，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δ和温度边界层厚度t δ的关系是（ ）
A 、δt δ≈
B 、δt δ>
C 、δt δ<
7、通常情况下，下述（ ）情形的表面传热系数最大？
姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：
A.水的自然对流
B.水的强制对流
C.水的核态沸腾
D.水的膜态沸腾
8、根据兰贝特定律，黑体的定向辐射强度在各个方向都是相同的，这表明：( )
A、穿过微元黑体表面正上方的单位面积的辐射能与侧上方单位面积上的辐射能相等
B、穿过微元黑体表面正上方的半球面上单位面积的辐射能最大
C、穿过微元黑体表面正上方的半球面上单位面积的辐射能量最小
二、简答题
1、解释冰箱结霜后，为什么耗电量增加。
2、某一条架空敷设的电缆使用时发现绝缘层超温，为降温特剥去一层绝缘材料，结果发现温度更高。为什么？
3、解释某办公室由中央空调系统维持室内恒温，人们注意到尽管冬夏两季室内都是20℃，但感觉都不同。
4、为什么大气中的CO2含量增加，导致地球温度升高。
5、同样是-6℃的气温，为什么在南京比在北京感觉要冷一些。
三、计算题
1、一水银温度计测头呈圆柱形长20mm直径4mm。以其测量烟气管道内的烟气温度，假设温度计测头与烟气间的表面传热系数为11.63W/m2?℃，请计算温度计的时间常数，并确定5min后温度计读书的过余温度是初始温度的百分之几？水银的物性参数可取：比热c=0.138kJ/(kg?K)，密度ρ=13110kg/m3，导热系数λ=10.36W/(m?K)
2、采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气温度。先测得铂丝直径d=0.1mm，长10mm，电阻为0.2Ω，通过的电流为 1.2A，表面温度为2000℃。已知Nu f=0.911Rem0.385Prm1/3，空气的物性参数见下表，求气体的速度u。
附：空气的物性参数
t ℃λW/(m?℃) νm2/s Pr
20 2.59?10-221.4?10-60.703
30 3.27?10-224.3?10-60.687
40 3.93?10-226.0?10-60.680
3、有一个由A、B两块材料组成的复合平壁，厚度分别为50mm和20mm，导热系数分别为75W/(m?K)和50W/(m?K)。A材料的内部有体积发热强度为1.5?106W/m3的内热源。
A的左侧绝热，右侧与B接触良好，B的右侧被水流冷却，水温温度为30℃，与B表面的对流传热系数为100W/(m2 K)。求（1）稳态条件下两块材料的温度分布；（2）A、B两块材料两侧的温度。
华北电力大学（北京）
2011年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（二）
科目代码： 824 科目名称： 传热学
考生注意：所有大题务必书写在考场提供的答题纸上，写在本试题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。
一、选择题
1、下列材料中导热系数最大的是：（ ） A.纯铜 B.纯铁 C.黄铜 D.天然金刚石
2、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，另外一种导热系数稍大，如果包敷的厚度相同，以下说法（ ）是正确的。
A.为减小传热量，导热系数较小的材料应包在内层
B.为减小传热量，导热系数稍大的材料应包在内层
C.如何包敷材料对传热量没有影响
3、在一平壁的稳态导热问题中，若材料的导热系数随温度升高而增大，则下列哪一种温度分布曲线是正确的？( )
4、直角坐标系下，无内热源，一维非稳态导热的导热微分方程是（ ）
A.
022=dx t d B. 022=Φ+λdx t d C. 22x t t ??=??λτ D. 22x
t
t ??=??ατ 5、对于一个非稳态的导热问题，下面哪一种情况下，更适合采用集总参数法进行分析？
姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业：
1
t 2
t （B ）
1t
2
t （C ）
1t 2
t （A ）
﹝﹞
A.导热体的导热系数很大，表面对流换热也很强；
B.导热体的导热系数很小，表面对流换热很强；
C.导热体的导热系数很大，表面对流换热很弱；
D.导热体的导热系数很小，导热体的尺寸很大。
6、通常情况下，下述（）情形的表面传热系数最大？
A.水的自然对流
B.水的强制对流
C.水的核态沸腾
D.水的膜态沸腾
7、下面表述中正确的是（）。
A.对漫射表面，光谱吸收率等于光谱发射率
B.吸收率等于发射率
C.定向辐射强度与空间方向无关
8、关于气体辐射，下列描述中正确的是﹝﹞
A.二氧化碳水蒸汽和氮气都属于辐射性气体；
B.气体的辐射和吸收特性接近于灰体；
C.气体的辐射和吸收特性与容积有关，与其温度无关；
D.以上都不对。
二、简答题
1、一蒸汽管道外包围厚度相同的两种隔热材料，一种导热系数较小，另一种导热系数较小，从减小散热损失的角度考虑，应把哪一种包在外侧？为什么？
2、一块表面抛光的铝板和一块表面刷有白漆的铝板同时暴露于阳光下已知两块板表面对太阳辐射的吸收比相同，即a1=a2，但发射率ε1<ε2。如果两块板处于热稳态且忽略对流的作用，哪个表面温度高？为什么？
3、采用平板导热仪测量液体的导热系数，通常要使热面在上，冷面在下，为什么？如果测量气体导热系数，还应考虑哪些因数？
4、用铠装热电偶测量锅炉尾部烟气的温度，如果烟气中所含的粉尘增加，对测量结果将有怎样的影响？为什么？
5、一圆球和一正立方体体积相同，材料都是紫铜，初始温度相同。如果同时放在空气中自然冷却，哪个冷却的快些？为什么？
三、圆柱形饮料瓶的高为150mm，直径为60mm，初始温度为27℃将其放在冷藏室内冷却，冷藏室内温度为4℃。为了提高冷却速率，计算说明饮料瓶应水平还是垂直放置在冷藏室内。忽略饮料瓶两端的传热。空气的物性参数为：运动粘度ν=14.87×10m2/s，导热系数λ=2.54×10W/(mK），普朗特数=0.71.
准则方程：Nu=C(GrPr)
竖圆柱：C=0.59，n=0.25，5×105 C=0.0292，n=0.39，3×109 横圆柱：C=0.48，n=0.25，108 C=0.045，n=0.37，5.67×109 四、一逆流冷油器，将ρ1=879kg/m3，c p1=1950J/(kg?℃)，流量为Q=39m3/h的30号透平油从t1'=56。9℃冷却到t1"=45℃。冷却水则从33℃被加热到37℃。油侧换热系数α=452W/(m2?℃)；水侧换热系数为α=4480W/(m2?℃)。试求所需要的换热面积F。 注：换热器采用铜管，铜管的导热热阻忽略不计。 五、直径200mm的圆盘电热器1的上方有一直径为400mm的半球罩2，圆盘周围的环境温度为27℃，且为真空，圆盘底部绝热且恰好位于半球的底面上。已知t1=727℃，ε1=0.9，t2=227℃，ε2=0.1，试画出辐射网络图并求加热器所需功率。 华北电力大学（北京） 2011年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（三） 科目代码： 824 科目名称： 传热学 考生注意：所有大题务必书写在考场提供的答题纸上，写在本试题单上的答题一律无效（本题单不参与阅卷）。 一、选择题 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，另外一种导热系数稍大，如果包敷的厚度相同，以下说法（ ）是正确的。 A.为减小传热量，导热系数较小的材料应包在内层 B.为减小传热量，导热系数稍大的材料应包在内层 C.如何包敷材料对传热量没有影响 2、导温系数为0.2m 2厚度为0.2m 的大平板温度突然升高，则时间经过（ ）以后，可以认为大平板内温度变化进入正常情况阶段。 A 、1s ； B 、0．2s ； C 、0.04s ； D 、0.5s 。 3、在研究混合对流换热问题时常用Gr/Re 2来判断是否考虑自然对流的影响，通常认为Gr/Re 2小于（ ）时可忽略自然对流的影响。 A 、0.1 B 、100 C 、10 D 、0.01 4、下列工质中Pr 数最小的是（ ）。 A 水 B 空气 C 液态金属钠 5、在横掠管束的对流换热中，每排管子上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 6、为了更好的起到削弱辐射换热的作用，插入两个辐射换热表面间的遮热板，其发射率应该（ ）。 A 、越大越好； B 、越小越好； 姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业： C、与辐射换热量无关； D、与其他换热表面发射率相等。 7、在室内一根未保温的钢管内通入100℃的饱和水蒸气，用来加热室内空气，如果需要增加传热量，则可以通过以下哪种方法来实现。( ) A、在管内安装肋片 B、在管外安装肋片 C、降低管壁厚度 8、下面关于实际物体热辐射特性的表述中，正确的是（） A、光谱吸收比等于常数 B、光谱辐射率等于常数 C、定向辐射强度与空间方向有关 二、简答题 1、一般来说，金属的导热系数远大于非金属的导热系数，为什么？ 2、什么叫自然对流换热，写出Gr准则数的定义式。 3、实际物体的吸收率主要和哪些因素有关。 4、气体的黑度主要和哪些因素有关。 5、比较顺流式与逆流式换热器的优缺点，并列出纯顺流或纯逆流式换热器对数平均温差计算式。 三、一周长为u，长为L，横断面积为f的圆杆，由于通过电流，可认为杆内有均匀的内热源q v杆的一端绝热，另一端温度为t0，外表面浸没在温度为t∞的水中，外表面换热系数为h。除长度方向外，其他方向的温度梯度很小，并处于稳态。试推导描写杆内温度分布的导热微分方程式，并写出边界条件。 四、在一巨型木板上浇注混凝土厚板，由于混凝土固化时放出热量，其容积发热强度Φ=100W/m3，混凝土的导热率λ=1.5W/(m?K)。为保证浇注质量，不允许任何一处温度变化率大于50℃/m，假定混凝土固化过程可视为稳态导热过程，混凝土露在空气中的表面温度为20℃。混凝土和木板接触的边界可视为绝热。求混凝土的最高温度和允许的混凝土最大厚度。 五、一厚为10cm的金属大平板，一侧绝热，另一侧暴露于温度为30℃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Φ=0.3×106W/m3的均匀内热源，平均的导热系数为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。 六、一根直径d=50mm，长L=8m的钢管被置于横断面为0.2?0.2m2的砖槽道内，若钢管的温度和黑度分别为t1=250℃，ε1=0.79，砖槽壁的温度和黑度分别为t2=27℃，ε2=0.93。试计算该钢管的辐射热损失。 1 2 华北电力大学（北京） （评分参考卷） 2011年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（一） 科目代码： 824 科目名称： 传热学 一、选择题 1、B 2、C 3、C 4、A 5、A 6、B 7、C 8、B 二、简答题 1、冰箱结霜后，管内冷却工质与箱内空气之间的传热热阻增加，在冰箱内温度不变的前提下，需要温度较低的冷却工质来冷却，所以冰箱的耗电量增加。 2、电缆外径小于临界热绝缘直径时，导热热阻随半径增大的变化率小于对流换热热阻随半径减小的变化率，使散热能力随半径增加而增加。剥去一层绝缘材料后，半径减小，散热能力下降，绝缘层温度更高。 3、冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。夏季室外温度比室内气温更高，而冬季室外气温比室内低，因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。尽管冬夏两季室内空气温度都是20℃，但冬季人体与墙壁的辐射散热量比夏季高的多。 4、由于大气中的CO 2对太阳的辐射具有选择吸收性，即太阳辐射的可见光绝大部分能穿过大气被地球吸收，地球上的物体红外辐射却被CO 2气体吸收，所以 CO 2气体相当于地球的保温层使地球温度升高。 5、气温相同，传热温差相同，但在南京的空气比北京湿润，空气的导热系数大，所以在南京人体与环境的导热量比北京大，所以在南京要感觉冷一些。 三、计算题 1、解：m R l Rl R Rl l R A V 3 2 210953.0) 5.0(22-?=+=+=πππ Bi= 05.01007.136 .1010953.063.11) /(33 A V h 可以用集总参数 姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业： 法， s hA cV c 14863 .1110953.0138131103=???==-ρτ Fo= 3 2 21089.1)/() /(?==A V c A V a p τλτ 133.0)1089.11007.1ex p()ex p(33=???-=?-=-Fo Bi O θθ ，即经5min 后温度计读数的过于温度是初始过于温度的13.3％。 2、解：定性温度 t m = 1102 200 202=+=+∞w t t ℃ 由能量守恒得：R I t t dl h w m 2)(=-∞π 222 33 1.20.2509.3/()() 3.140.1101010(20020) I R h W m K dl t t π--?===?-?????- Nu m =5575.110 27.3101.03.50923=???=--λd h m 由31385 .0Pr Re 911.0m m m Nu = 9373.1687 .0911.05575 .1Pr 911.0Re 33 .033 .0385 .0=?= = m m m Nu Re m =5.5716 s m d u m /35.110 1.01029.245716.5Re 3 6=???==--ν 3、解：稳态条件下，复合平壁与水流的换热量为q=Q v δA =1.5?106?0.05=7.5?104 W/m 2 由q=h(t B1-t ∞) 得：10530751=+=+= ∞t h q t B ℃ 又由B B B B t t q δλ12-= 得：13510550 02 .0105.742=+??=+= B B B B t q t λδ℃ 对于材料A 其导热微分方程为： 022 =Φ+?λ dx t d 两次积分得： 212 2c x c x t ++Φ-=? λ 0220 1=+Φ -==c x dx dt x λ 则01=c 当A x δ=时 135 252=+-=c t 1602=c 所以材料A 的平壁内温度分布为 t=-1000x 2+160 对于材料为B 的平壁其导热问题的数学描述为：022=dx t d x=0 t=t B2 x=B δ t=t B1 积分可得：21c x c t += 由边界条件得：B B B t t c δ2 11-= 22B t c = 所以B 板的温度分布为：t=12 B B B t t δ-x+t B2 华北电力大学（北京） （评分参考卷） 2011年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（二） 科目代码： 824 科目名称： 传热学 一、选择题 1、A 2、A 3、B 4、D 5、C 6、C 7、A 8、D 二、简答题 1、答：应把导热系数大的包在外侧，因为由热阻计算比较可得导热系数小的包在内侧时管道的隔热热阻较大，在相同的温差作用下，其散热量较小. 2、答：抛光的铝板温度高，由于两块的吸收比相同，两者的反射比也相同，又由于ε1<ε2，则刷有白漆的铝板的有效辐射大，所以其温度低. 3、答：因为如果冷面在上，热面在上，冷面附近的液体密度大，热面附近的密度小，在重力作用下液体会自上而下流动，产生对流换热使测量结果不准确，如果测量气体还应考虑气体的辐射换热。 4、答：测量结果将偏高，因为如果烟气中粉尘增加，粉尘与热电偶之间的辐射换热量增加，使热电偶的温度高与烟气的实际温度。 5、答：圆球冷却的快，因为这两物体放入空气中冷却属于非稳态导热，冷却的快慢取决于两者的时间常数τ，τ=ρcV/hA ，由于二者材料相同，则取决与两者各自的特征长度，由于球体的特征长度比正方体的小，所以球体的时间常数小。 三、答： ①单相自然对流区 ②核态沸腾区 ③过度沸腾区 ④稳定膜态沸腾区 姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业： 自然对流 核态沸腾区 过渡区 稳定膜态区 q q C E 四、 解：（1）饮料瓶水平放置时 8 2 632 3 102.2) 1087.14(2306.08.9?=???=?= -ναtl g Gr v 所以关联式中的C=0.48 n=0.25 准则方程为 66.53)71.0102.2(48.0Pr)(25.08=???==n Gr C Nu 则 66.53=λ hl 72 .2206 .01054.266.5366.532=??==-l h λ 2372.2215.006.014.31????=Φ=14.76W （2）饮料瓶竖直放置时92 632 3 1044.3) 1087.14(23 15.08.9?=???=?= -ναtl g Gr v 所以c=0.0292 n=0.39 85.133)71.01044.3(0292.0Pr)(39 .09 =???==n Gr C Nu 85.133=λ hl 67.2215.01054.285.13385.1332 =??== -l h λW/(m 2K) 74.142315.006.014.367.222=????=?=Φt dl h πW 21Φ>Φ 所以饮料瓶 应水平放置。 五、 解：冷油器的对数平均换热温差 62.15)12/9.19ln(3345379.56ln min max min max =+--=???-?= ?t t t t t m ℃ 该换热器的传热系数 K= 4480 /1452/11 1 1 12 1 += + αα=410.57 W/(m 2?K) Q=kA ?t m =kF ?t m 总换热量Q=W t t c q p m 5 1111102.29.11879195001083.0)(?=???=" -' F=25 4.3462 .1557.410102.2m t K Q m =??=? 六、 解：辐射网络图为 2222 111014.32.04 4 m d A -?=?= = π π 22 22251.04 m d A == π 由题意可得： X 1，2=1 则1，2之间的换热量为W A A X A E E b b 67.74611 12 2212,11112 12,1=-+ +--= Φεεεε 即加热器所需功率为746.67W J 1 1,21 1X A 1 11 1A εε- J 2 2 22 1A εε- E b2 E b1 华北电力大学（北京） （评分参考卷） 2011年攻读硕士学位研究生入学考试模拟试题（三） 科目代码： 824 科目名称： 传热学 一、选择题 1、A 2、C 3、A 4、C 5、A 6、B 7、B 8、C 二、简答题 1、答：因为两者的导热机理不同，金属中有相当多的自由电子，它们在晶格之间像气体分子那样运动，使热量从处传到低温处，非金属中的导热是通过晶格结构的振动，即原子、分子在其平衡位置附近的振动来实现的，其导热速度较慢。 2、答：自然对流是由于温度场不均匀从而引起密度的不均匀性并在重力作用下产生浮生力而引起的流动。运动着流体同与之接触的固体表面之间由于存在温差而引起的热 传递现象。 2 3 ναtl g Gr v ?= 3、答：实际物体的吸收比不仅取决于自身的表面特性（温度、材料、表面状况），还取决于投射辐射沿波长的分布情况。 4、答：气体的黑度主要和本身分压、射线平均行程、外来辐射性质、温度等因素有关。 5、答：在相同的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，顺流时冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度t1"，而逆流时却可以大于t1"，逆流换热器占地面积小，换热强，材料要求高。纯顺流换热器对数平均温差计算式为： t t t t t m ''?'?' '?-'?= ?ln 三、 姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业： 解：杆内温度分布的导热微分方程式为： v q f t t hu dx t d +-=∞λ) (2 2 其边界条件是：当o x =时，0t t =；当x L =时，0=dx dt 。 四、 解：①220d t dx λΦ+= 00==dx dt x x=δ ()f dt h t t dx λ-=- 积分得： 2122t x c x c λΦ=- ++ 由边界条件得：22()2f t x t h δ δλΦΦ=-++ 当x=0时 t 达到最大即为f t h +Φ+Φδ δλ22 ②q=dt x dx λ=Φ 由于50≤dx dt 所以500.75x m λ≤=Φ 五、 解：（1）导热微分方程是022=Φ+λdx t d ；边界条件为：当x =0时，0=dx dt ； 当x =λ时，-)(f w t t h n t -=??λ 。 （2）积分得，1c x dx dt +Φ-=λ 又当x =0时， 0=dx dt 得1c =0 22 2c x t +Φ-=λ 当δ=x 时， 得 λδδ222Φ++Φ=f t h c 在x =0处，温度最高为： 18018 21.0103.0304501.0103.022 62622=???++??=Φ++Φ==δλδf t h c t ℃ 六、 解：辐射传热热阻网络图如图所示 J 1 1,21 1X A 111 1A εε- J 2 2 22 1A εε- E b2 E b1 由题意可得： X 1，2=1 A 1=πd=0.157m 2?8=1.256 m 2 A 2=0.2?4?8=6.4m 2 E b1=σT 14=5.67?10-8?(250+273)4=4.24?103W/m 2 E b2=σT 24=5.67?10-8?（27+273）4=4.59?102 W/m 2 Q= 12 12111,2122 3706.86111 b b E E W A X A A εεεε-=--++ 即辐射散热损失为3706.86W. 2007年华电研究生入学考试（传热学A） 一、选择填空（可多选）（每题5分，共75分） 1.靠得非常近的两个等面积平行大平板，可以近似认为它们之间的角系数是（） A.0.5 B. 1 C.0 D.0.25 2.某电缆外包裹导热系数是0.1W/（m-K）的绝缘层，绝缘层外表面与周围环境间表面传热系数是W/(m2.C)，则它的临界绝缘直径是（） A.11mm B.22mm C.27mm D.44mm 3.半径为R的钢球，与周围环境间的表面传热系数是h,自身导热系数为m，则可以采用集总参数法分析钢球非稳态温度场变化规律的条件是（） A.hR/m<0.1 B. hR/m<0.2 C. hR/m<0.05 D.hR/m<0.0333 4.管槽内流体层流流动与湍流流动分界点的临界Re数一般取做（） A.4500 B.10000 C.2300 D.1600 5.二氧化碳被称作温室效应气体，是因为二氧化碳（） A.具有辐射和吸收能力的光带均位与红外线的波长范围 B.具有辐射和吸收能力的光带均为与可见光的波长范围 C.具有在整个波长范围内连续吸收和辐射热量的能力 D.在整个波长范围内呈现透明体的性质 6.下列说法中正确的是（） A.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越大越好 B.测量非稳态温度场的温度，热电偶的时间常数越小越好 C.热电偶的性能与其时间常数无关 D.热电偶只在测量稳态温度场时才考虑时间常数的影响 7.为了更好地起到削减辐射换热的作用，插入两个辐射换热表面间的遮热板，其发射率（） A.越大越好 B.越小越好 C.与辐射换热量无关 D.与其他换热表面发射率相等 8.采用肋片强化通过壁面的传热，肋片应该加在 A.热阻较大的一侧 B.热阻较小的一侧 C.温度较高的一侧 D.温度较低的一侧 第一部分选择题 一、单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1 ．对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为（） A ．复合换热、导热、对流换热 B ．导热、对流换热、复合换热 C ．对流换热、复合换热、导热 D ．复合换热、对流换热、导热 2 ．温度对辐射换热的影响对对流换热的影响。（） A ．等于 B ．大于 C ．小于 D ．可能大于、小于 3 ．对充换热系数为 1000W/(m 2 · K) 、温度为 77 ℃的水流经 27 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（） A ． 8 × 10 4 W/m 2 B ． 6 × 10 4 W/m 2 C ． 7 × 10 4 W/m 2 D ． 5 × 10 4 W/m 2 4 ．流体流过管内进行对流换热时，当 l/d 时，要进行入口效应的修正。（） A ．＞ 50 B ．＝ 80 C ．＜ 50 D ．＝ 100 5 ．炉墙内壁到外壁的热传递过程为（） A ．热对流 B ．复合换热 C ．对流换热 D ．导热 6 ．下述哪个参数表示传热过程的强烈程度？（） A ． k B ．λ C ．α c D ．α 7 ．雷诺准则反映了的对比关系？（） A ．重力和惯性力 B ．惯性和粘性力 C ．重力和粘性力 D ．浮升力和粘性力 8 ．下列何种材料表面的法向黑度为最大？ A ．磨光的银 B ．无光泽的黄铜 C ．各种颜色的油漆 D ．粗糙的沿 9 ．在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率同温度下该物体的黑度。（） A ．大于 B ．小于 C ．恒等于 D ．无法比较 10 ．五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（） A ．辐射换热 B ．热辐射 C ．热对流 D ．无法确定 二、填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11 ．已知某大平壁的厚度为 10mm ，材料导热系数为 45W/(m · K) ，则通过该平壁单位导热面积的导热热阻为。 12 ．已知某换热壁面的污垢热阻为 0.0003 （ m 2 · K ），若该换热壁面刚投入运行时的传热系数为340W （ m 2 · K ），则该换热壁面有污垢时的传热系数为。 13 ．采用小管径的管子是对流换热的一种措施。 14 ．壁温接近换热系数一侧流体的温度。 15 ．研究对流换热的主要任务是求解，进而确定对流换热的热流量。 16 ．热对流时，能量与同时转移。 17 ．导热系数的大小表征物质能力的强弱。 18 ．一般情况下气体的对流换热系数液体的对流换热系数。 19 ．在一定的进出口温度条件下，的平均温差最大。 20 ．是在相同温度下辐射能力最强的物体。 三、名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分） 21 ．稳态导热 22 ．稳态温度场 23 ．热对流 24 ．传热过程 25 ．肋壁总效率 四、简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分） 高等传热学复习题 1．简述求解导热问题的各种方法和傅立叶定律的适用条件。 不论如何，求解导热微分方程主要依靠三大方法： 理论法、试验法、综合理论和试验法 理论法：借助数学、逻辑等手段，根据物理规律，找出答案。它又分： 分析法；以数学分析为基础，通过符号和数值运算，得到结果。方法有：分离变量法，积分变换法(Laplace变换，Fourier变换)，热源函数法，Green函数法，变分法，积分方程法等等，数理方程中有介绍。 近似分析法：积分方程法，相似分析法，变分法等。 分析法的优点是理论严谨，结论可靠，省钱省力，结论通用性好，便于分析和应用。缺点是可求解的对象不多，大部分要求几何形状规则，边界条件简单，线性问题。有的解结构复杂，应用有难度，对人员专业水平要求高。 数值法：是当前发展的主流，发展了大量的商业软件。方法有：有限差分法，有限元法，边界元法，直接模拟法，离散化法，蒙特卡罗法，格子气法等，大大扩展了导热微分方程的实用范围，不受形状等限制，省钱省力，在依靠计算机条件下，计算速度和计算质量、范围不断提高，有无穷的发展潜力，能求解部分非线性问题。缺点是结果可靠性差，对使用人员要求高，有的结果不直观，所求结果通用性差。 比拟法：有热电模拟，光模拟等 试验法：在许多情况下，理论并不能解决问题，或不能完全解决问题，或不能完美解决问题，必须通过试验。试验的可靠性高，结果直观，问题的针对性强，可以发掘理论没有涉及的新规律。可以起到检验理论分析和数值计算结果的作用。理论越是高度发展，试验法的作用就越强。理论永远代替不了试验。但试验耗时费力，绝大多数要求较高的财力和投入，在理论可以解决问题的地方，应尽量用理论方法。试验法也有各种类型：如探索性试验，验证性试验，比拟性试验等等。 综合法：用理论指导试验，以试验促进理论，是科学研究常用的方法。如浙大提出计算机辅助试验法(CA T)就是其中之一。 傅里叶定律向量形式说明，热流密度方向与温度梯度方向相反。它可适用于稳态、非稳态，变导热系数，各向同性，多维空间，连续光滑介质，气、液、固三相的导热问题。 2．定性地分析固体导热系数和温度变化的关系 3．什么是直肋的最佳形状与已知形状后的最佳尺寸？ Schmidt假定：如要得到在给定传热量下要求具有最小体积或最小质量的肋的形状和尺寸，肋片任一导热截面的热流密度都应相等。 1928年，Schmidt等提出了一维肋片换热优化理论：设导热系数为常数，沿肋高的温度分布应为一条直线。Duffin应用变分法证明了Schmidt假定。Wikins[3]指出只有在导热系数和换热系数为常数时，肋片的温度分布才是线性的。Liu和Wikins[4]等人还得到了有内热源及辐射换热时优化解。长期以来肋片的优化问题受到理论和应用两方面的重视。 对称直肋最优型线和尺寸的无量纲表达式分析： 假定一维肋片，导热系数和换热系数为常数，我们有对称直肋微分方程（忽略曲 线弧度）： yd2θ/dx2+(dy/dx)dθ/dx-θh/λ=0 由Schmidt假定，对任意截面x： dθ/dx＝－q/λ＝const 2011年全国硕士研究生入学考试自主命题科目模拟试题 招生专业： 考试科目：传热学 考试时间：14:00-17:00 试题编号：824 2011年全国硕士研究生考试华北电力大学（北 京 ）自主命题模拟试题 姓名： 准考证号： 报考院校： 报考专业： 考场注意事项： 一、考生参加考试必须按时进入考场，按指定座位就坐。将有关身份证件（准考证、身份证）放在桌面左上角，以备查对。 二、闭卷考试，考生进入考场，不得携带任何书刊、笔记、报纸和通讯工具（如手机、寻呼机等），或有存储、编程、查询功能的电子用品（如已携带，必须存放在监考老师指定的地方）。考生只准带必需的文具，如钢笔、圆珠笔、铅笔、橡皮、绘图仪器或根据考试所需携带的用具。能否使用计算器，及开卷考试时允许携带的书籍及用具等由任课教师决定。 三、考生迟到30分钟不得入场，逾时以旷考论；因特殊原因不能参加考试者，必须事前请假，并经研究生部批准，否则作旷考论。考试开始30分钟后才准交卷出场。答卷时，不得中途离场后再行返回。如有特殊原因需离场者，必须经监考教师准许并陪同。答卷一经考生带出考场，即行作废。 四、考生拿到试卷后，应先用钢笔填写好试卷封面各项，特别是学号、姓名、学院名称、课程名称等，不到规定的开考时间，考生不得答题。 五、考试期间，考生应将写好的有答卷文字的一面朝下放置，考生必须按时交卷，交卷时应将试卷、答卷纸和草稿纸整理好，等候监考老师收取，未经许可，不得将试卷、答卷纸和草稿纸带出场外。 六、考生在考场内必须保持安静。提前交卷的考生，应立即离开考场，不得在考场附近逗留。 七、考生答题必须用钢笔或圆珠笔（蓝、黑色）书写，字迹要工整、清楚。答案书写在草稿纸上的一律无效。 八、考生对试题内容有疑问的，不得向监考老师询问。但在试题分发错误或试卷字迹模糊时，可举手询问。 第一章 1-3 宇宙飞船的外遮光罩是凸出于飞船船体之外的一个光学窗口，其表面的温度状态直接影响到飞船的光学遥感器。船体表面各部分的表明温度与遮光罩的表面温度不同。试分析，飞船在太空中飞行时与遮光罩表面发生热交换的对象可能有哪些？换热方式是什么？ 解：遮光罩与船体的导热 遮光罩与宇宙空间的辐射换热 1-4 热电偶常用来测量气流温度。用热电偶来测量管道中高温气流的温度，管壁温度小于气流温度，分析热电偶节点的换热方式。 解：结点与气流间进行对流换热 与管壁辐射换热 与电偶臂导热 1-6 一砖墙表面积为12m 2，厚度为260mm ，平均导热系数为1.5 W/(m ·K)。设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为－5℃，确定此砖墙向外散失的热量。 1-9 在一次测量空气横向流过单根圆管对的对流换热试验中，得到下列数据：管壁平均温度69℃，空气温度20℃，管子外径14mm ，加热段长80mm ，输入加热段的功率为8.5W 。如果全部热量通过对流换热传给空气，此时的对流换热表面积传热系数为？ 1-17 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数95 W/(m 2·K)，壁面厚2.5mm ，导热系数46.5 W/(m ·K)，水侧表面传热系数5800 W/(m 2·K)。设传热壁可看作平壁，计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。为了强化这一传热过程，应从哪个环节着手。 1-24 对于穿过平壁的传热过程，分析下列情形下温度曲线的变化趋向：(1)0→λδ；(2)∞→1h ；(3) ∞→2h 第二章 2-1 用平底锅烧水，与水相接触的锅底温度为111℃，热流密度为42400W/m 2。使用一段时间后，锅底结了一层平均厚度为3mm 的水垢。假设此时与水相接触的水垢的表面温度及热流密度分别等于原来的值，计算水垢与金属锅底接触面的温度。水垢的导热系数取为1 W/(m ·K)。 解： δλt q ?= 2 .2381103424001113 12=??+=?+=-λδ q t t ℃ 2-2 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为0.794mm 、 152mm 及9.5mm ，导热系数分别为45 W/(m ·K)、0.07 W/(m ·K)及0.1 W/(m ·K)。冷藏室的有效换热面积为37.2m 2，室内、外气温分别为－2℃和30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按1.5 W/(m 2·K)及2.5 W/(m 2·K)计算。为维持冷藏室温度恒定，确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。 解：()2 3 233221116.95.21101.05.907.015245794.05.1123011m W h h t R t q =+ ???? ??+++--=++++?=?= -λδλδλδ总 W A q 12.3572.376.9=?=?=Φ 2-4一烘箱的炉门由两种保温材料A 和B 做成，且δA =2δB (见附图) 。 h 1 t f1 h 2 t f2 t w δA δ B 传热学试题1 一、填空题（共20分，每题2分） 1.依靠流体的运动，把热量由一处传递到另一处的现象，称为热对流。 2.凡平均温度不高于350℃，导热系数不大于0.12W/(m·K) 的材料称为保温 材料。 3.对应管壁总热阻为极小值时的保温层外径称为临界热绝缘直径。 4.格拉晓夫准则的物理意义表征浮升力与粘滞力的相对大小，显示子然对流流态 对换热的影响；表达式Gr= 2 3 γ αl t g? 。 5.常物性流体管内受迫流动的充分发展段，沿管长流体的断面平均温度，在常热 流边界条件下呈线性规律变化，在常壁温边界条件下呈对数曲线规律变化。 6.一维常物性稳态导热物体中，温度分布与导热系数无关的条件是无内 热源。 7.不稳态导热采用有限差分方法求解温度场，节点的显式差分方程是采用温度对 时间的一阶导数向前差分方法获得的，此差分方程具有稳定性条件。隐式差分格式是温度对时间的一阶导数采用向后差分获得，没有稳定性条件。显式差分格式中温度对位置的二阶导数采用中心差分格式获得 8.减弱膜状凝结换热的主要影响因素有蒸汽含不凝结气体、蒸汽流速高且与液膜 重力方向相反。 9.在热辐射分析中，把光谱发射率=发射率=常数的物体称为灰体。 10.有效辐射包括发射辐射和反射辐射两部分能。 二、判断题，对的画√，错的画×（共10分，每小题2分） 1.换热器中，冷、热流体通过换热器可能经历的最大温差是热流体进口温度与冷 流体进口温度之差。（√） 2.稳态温度场中，温度处处是均匀的。（×） 3.无论在什么条件下，热边界层厚度与流动边界层厚度是相等的。（×） 4.当外径为d2的管道采取保温措施时，应当选用临界绝缘直径d c>d2。（√） 5.蒸汽在水平管束外表面膜状凝结换热时，从上面数的第一排管子的平均换热系 数最大。（√） 三、解释名词与基本概念（20分，每小题4分） 1.温度梯度 在具有连续温度场的物体内，过任意一点P温度变化率最大的方向位于等温线的法线方向上，称过点P的最大温度变化率为温度梯度，温度增加的方向为正。 2.接触热阻 在两个直接接触的固体之间进行导热过程时，由于固体表面不完全平整的接触产生的额外的热阻。 5-1 如附图所示，用裸露的热电偶测量管道中气体的温度，稳定后，热电偶所指示的温度为170 ℃。已知管道内侧壁温度维持为90℃，高温气流与热电偶触点的对流传热系数为50 W/（m 2·K ），热电偶接点的表面发射率为0.6。试求高温气体的真实温度及测量误差。 解： ()()44101f w h t t T T εσ-=- ()44 440110.6 5.67 170 4.43 3.6310010050 w f C T T t t h ε?? ?????=+ -=+?-?? ? ????????? 17014.4184.4=+=℃ 测温误差： 184.4170 1007.8184.4-?=％％ 5.2在某一产品的制造过程中，在厚度δs =1.0mm 的基板上紧贴了一层透明的薄膜，其厚度为δf =0.2mm 。薄膜表面有一冷却气流流过，其温度为t f =20℃，对流传热的表面传热系数为h =40 W/(m 2·K) 。同时，有一股辐射能q 透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上，如图所示。已知，基板的另一面维持在温度t 1=30℃,生产工艺要求薄膜与基板结合面的温度t 0为60℃，薄膜的导热系数为λf =0.02 W/(m·K)，基板的导热系数为λs =0.06 W/(m·K)。投射到结合面上的辐射热流全部可全部被结合面吸收，薄膜对60℃的辐射是不透明的。试确定辐射密度应为多大。 解：结合面到基板另一侧的热阻：601==S S S R λδ 薄膜和对流侧的总热阻：20071=+=h R f f f λδ 辐射热流密度：J R t R t q f f s s 7.2085=?+?= 5.3一单层玻璃窗，高1.5m ，宽1m ，玻璃厚3mm ，玻璃的导热系数为051.=λ W/(m·K)，室内外的空气温度分别为20℃和5℃，室内、外空气与玻璃窗之间对流传热的表面传热系数分别为51=h W/(m 2·K)和202=h W/(m 2·K)，试求玻璃窗的散热损失及玻璃的导热热阻、两侧的对流传热热阻。 解：室内对流侧的热阻：5.71)(111=?=A h R 室外对流侧的换热热阻：()301122=?=A h R 玻璃的导热热阻：()13==A R λδ 玻璃窗的散热：()J R R R t Q 98.88321=++?= 图5-14 习题5-2附图 模拟试题一 一、填空题（共20分，每小题2分） 1.传热过程是由导热、A、B三种基本传热方式组合形成的。 2.导热微分方程式是根据热力学第一定律和 A定律所建立起来的 描写物体的温度随 B 变化的关系式。 3.对流换热过程是靠 A和 B 两种作用来完成热量传递的。 4.气体只能辐射和吸收某一定波长范围的能量，即气体的辐射和吸收 具有明显的A。 5.对服从兰贝特定律的物体，辐射力E与任意方向辐射强度I之间的 关系式为 A 。 6.热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 A 。 7.自然对流换热在 A 条件下发生关于特征长度的自模化现象。 8.有效辐射包括 A 和 B 两部分能。 9.不稳态导热采用有限差分方法求解温度场，节点的隐式差分方程是 采用 A 差分方法获得的，此差分方程 B 稳定性条件。 10.常物性流体管内受迫流动的充分发展段，沿管长流体的断面平均温 度在常壁温边界条件下呈 A 规律变化。 一、判断题，对的画√，错的画×（共10分，每小题2分） 1.流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均表面传热系数最大。（） 2.为减少保温瓶的辐射散热，将瓶胆的两层玻璃之间抽成真空。（） 3.水在水平圆管内受迫流动，管外是空气自然对流，为强化传热应把肋 片安装在圆管外表面。（） 4.由两种不同材料制成的大平壁紧密接触时进行稳态导热过程，若已知 121223,t t t t δδδ==->-，则 12<λλ 。 （ ） 5. 有一冷凝器，饱和蒸汽在管外凝结成饱和液体，冷却 水在管内流，则其平均温差m t ?与流动方式无关。（ ） 二、 解释名词与基本概念（20分，每小题4分） 1. 温度梯度 2. 努谢尔特准则及其物理本质 3. 肋片效率 4. 辐射强度 5. 传热过程 三、 简答及说明题（共40分，每小题8分） 1. 为什么潮湿的多孔材料的导热系数不但比干多孔材料的导热系数 大，而且还比水的导热系数大？ 2. 流体在管内受迫流动换热的其它条件相同时，直管和弯管（如螺旋 管）何者换热强？为什么？ 3. 试说明Bi 数的物理意义。表面上看Bi 数与Nu 数的表达式相同， 其差别是什么？ 4. 简述窗玻璃的温室效应现象。 5. 增强传热有哪些方法？说出3种方法。最有效的措施应从何处入 手？为什么？ 五、计算题（共60分） 1. 空气在壁温94o w t C =的大管道中流动，用热电偶测量空气温度，热 1δ2 δ1 t 2 t 3 t 1 λ2 λt x 4题图 华北电力大学(1999) 一、名词解释 1、2 δ ατ= O F 称为傅里叶准则，它是非稳态导热过程的无量纲时间。 2、对大空间沸腾，泡态沸腾和过渡态沸腾之间的峰值。 3、单位时间内，单位可见辐射面积内向半球空间所发射全部波长的总能量称为辐射强度。 4、地球周围的大气层对地面起保温作用，大气层能让大部分太阳辐射透过到达地面，而地面辐射中95％以上的能量分布的波，它们被大气层中的温室气体如二氧化碳等所吸收，主要以二氧化碳为主。这就减少了地面向太空的辐射。随着空气中二氧化碳的增加，地球表面的温度会增加 。 5、NTU 代表传热单元数。在换热器计算时用方传热单元数法（ε-NUT 法），简称NUT 法。 二、导热系数小的耐火砖放在外层效果好。因为此过程主要是导热过程，由傅里叶公式：A ??T ?= Φδ λ 可得：在其他条件一定的条件下，λ越小，Φ越小，则保温效果就 越好。 三、该导热为一维稳态导热。 导热微分方程： 10d dt Q r r dr dr λ ??+ = ??? 边界条件：第一类边界条件：x l t T == 第二类边界条件： 0x dt dx == 第三类边界条件：( )r R r R f dt H t t dr λ==-=- 轴对称： 0r dt dr == 四、解：假定条件：流体的热物性均认为常量，导热量按傅里叶导热定律计算，热对流传递 的能量按c p 计算。 微分方程式：2 2t t t u a x y y υ ???+=??? t 物理意义：t u x ??→X 方向热对流传热的净热量。 t y υ ??→Y 方向热对流传热的净热量。 2 2t a y ??→Y 方向导入的净热量。 方程物理意义：导热量+热对流热量=总能量增加。 五、解：（1）管内常壁温换热。 1001090w f t t t '''?=-=-=℃ 1006634w f t t t ''''''?=-=-=℃ 恒壁温条件下，9034 57.5390ln ln 34 m t t t t t '''?-?-?= =='?''?℃ 全管长流体平均温度10057.5342.47f w m t t t =-?=-=℃ 查附录3得：()6 2 42.47,4174,0.63410f p f t c J kg k m s υ-==?=?℃ () () 3 3 324710 0.357.53 0.5310 6610m p p f f h dl t M kg s c c t t ππ--???????= = =??-''' ?- （2）() 32 2 2 3 0.5310 1.3910710 991 4 4 m M u m s d π π ρ ---?= = =?????? 2 3 4 6 1.3910710 153.47100.63410 m ef f u d R υ---????= = =>? 故是层流。 六、解:由几何形状知:1,31,13,13,30x x x x ==== 1,23,21x x == 由相对性得：1,212,12x A x A ?=? 则2 1 2,11,22,32 23 410.37532R A x x x A R ππ= ?=?== 则得:2,30.125x = 角系数完整性得：2,12,33,31x x x ++= 所以2,20.5x = 由于1,30x =，所以表面1,3间的总辐射热阻等于表面1,2和表面3,2间的阻之和。 传热学考试知识点 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。对流两大类：自然对流与强制对流。 影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。 首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。 主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？ 灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。 10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？ 气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的 11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？ 平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。 纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所不同。 12边界层，边界层理论 边界层理论：（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的影响，在主流区可视作理想流体流动。（2）边界层厚度远小于壁面尺寸（3）边界层内流动状态分为层流与紊流，紊流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。 13液体发生大容器饱和沸腾时，随着壁面过热度的增高，会出 传热学复习题 一。选择恰当的答案填入空格中（每题2分，共30分） 1.传热学是研究（）的科学。 ①热量传导规律；②热量传递规律；③对流传热规律；④辐射传热规律。 2.采暖时，热量从90℃的热水通过1mm厚的钢板传给25℃的室内空气。在这个综合传热过程中，（）。 ①水到钢板的传热强于通过钢板的传热强于钢板到空气的传热；②钢板到空气的传 热强于通过钢板的传热强于水到钢板的传热；③钢板到空气的传热弱于水到钢板的传热弱于通过钢板的传热；④钢板到空气的传热强于水到钢板的传热强于通过钢板的传热。 3.傅立叶定律中的负号表示热量传递的方向与温度梯度的方向（），即热量必须从高温处向低温处传递。 ①相反；②垂直；③相交；④相同。 4.工程材料在使用时表现出来的导热系数还常常与材料内部结构有关，是一种综合导热系数，不再单纯是（）。 ①物性参数；②过程参数；③几何参数；④边界条件。 5.导热问题（导热数学模型）的三类边界条件分别是（）。 ①速度边界条件、流量边界条件和温度边界条件；②温度边界条件、热流量边界条 件和对流边界条件；③克希霍夫边界条件、基尔霍夫边界条件和霍金边界条件；④导热边界条件、辐射边界条件和对流边界条件。（）。 6.（）远远小于（）是肋片导热的必要条件，反过来的话肋片不仅不增大传热，反而削弱传热。 ①肋片表面对流换热热阻、肋片内导热热阻；②肋基接触热阻、肋片内导热热阻； ③肋基导热热阻、肋片内导热热阻；④肋片内导热热阻、肋片表面对流换热热阻。 7.周期性的非稳态导热过程由于边界条件变化程度与周期不同，可能分为也可能不分（）等两个阶段。 ①非稳态阶段和稳态阶段；②非正规状况阶段和正规状况阶段；③非周期性阶段和 周期性阶段；④非定常阶段和定常阶段。 8.集总参数法使用条件是（）。 ①物体内部单位导热面积上的导热热阻远远小于传热过程总传热热阻；②物体内部 单位导热面积上的导热热阻远远大于传热过程总传热热阻；③物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换热的换热热阻（外热阻）； ④物体内部单位导热面积上的导热热阻（内热阻）远远小于物体表面同周围环境进行换 热的换热热阻（外热阻），即Bi很小（<0.1）。 一. 一短圆柱体直径为d ，高为h ，初始温度为0t ，侧壁温度绝热，顶面加入热流q W/m 2 ， 底面与温度为f t ，对流换热系数为α的流体接触。试写出求解其稳态温度场的微分方程与定解条件。（7分） h 二. 一金属杆内的温度分布exp(0.02)sin 2x t L πτ=-?，式中：τ为时间(单位：小时)，x 为从杆 的一端起的坐标，L 为杆总长度。如杆的导热系数为48W/（mK ），L 为1.5m 。求：τ=5小时，通过杆中心(/2x L =)截面的热流通量。（7分） 三. 某无穷大平壁初始温度为50℃，两侧空气温度突然降至10℃。若冷却已进入正常情况阶 段，在某时刻测得中心温度为30℃，壁面温度为20℃。求：当壁面温度降为15℃时，中心温度为多少？（7分） 四. 一圆柱状容器，直径为0.1m ，高为0.1m ，上、下圆面积之间的角系 数1,20.17X =，若下底面1A 的温度为1500T K =，黑度10.9ε=，侧面2A 绝热，顶面3A 敞口，容器外是绝对温度为300K 的黑体空间。求容器通过3面向外辐射的热流及2表面的温度。（8分） 五. 某3km 长的供热管道，入口水温为98℃，途中环境温度为20℃不变，传热系数也沿程 不变。今测得1km 处水温降至90℃，问3km 出口处水温降至多少？又：若管道送水量降低一倍，则3km 出口处水温又为多少？（8分） 六. 某换热过程，边界层温度场为 1exp Pr w f w t t u y t t ν∞-? ?=- ?-? ?，当空气温度为f t =150℃，壁面温 度w t =50℃，主流速度u ∞=8m/s ，求表面传热系数。（8分） 七. 等壁温垂直加热表面的层流自然对流的局部对流换热系数可表示为14 x c x α-=?，其中：c 与x 无关。1) 导出比值x x α的表达式(x α是平均放热系数)；2) 画出x α、x α随x 的变化图形。（6分） 八. 某水壶装水2G =kg,底部火焰温度为1500f t =℃,加热面积10.02F =m 2,传热系数1100 K =12 3 2000年华电传热学试题 一.回答下列问题(每小题6分,共48分) 1, 请用文字表达傅里叶定律的意义。 2，试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化 的情况，着重指出几个典型阶段。 3，试说明对流换热是怎样的过程，热量是怎样传递的？ 4，何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？ 5, 灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与那些因素有关？ 6，气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要区别？ 7，写出传热单元的计算式，简单说明它的意义。 8，说明平均传热温压的意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别? 二，外直径为300mm的蒸汽管道其外表面温度为540℃，今欲使用某种绝热材料加以保温，要求在该保温层外再包上一层导热系数为0.25W/(m.℃)，厚为20mm的保护层之后其直径为600mm，外表面温度不超过60℃，而每米管长的热损失不超过250W，试确定该绝热材料的导热系数应为多少？（12分）三，试求锅炉省煤器中烟气对管壁发生对流换热时每米管长的换热量。已知锅炉省煤器为叉排布置，其横向和纵向距离为120mm，管外直径为60mm，流体和管壁温度分别为600℃和200℃，设从每两管之间每米管长的横断面流过的烟气流量为0.2kg/s，该换热过程适用的准则方程为：Nu=0.482Re（0.556次方） 假设管排数大于10,无需考虑管排数修正,已知烟气的物性参数如下: 温度密度动力粘度×10-6 导热系数 ℃kg/m3 kg/(m.s) W/(m.℃) 200 0.748 24.5 0.0401 400 0.525 31.7 0.0570 600 0.405 37.9 0.0742 （14分） 四，一外直径为300mm的圆管外壁温度为350℃，黑度为0.85，置于温度为40℃，黑度为0.8的大房间中，今在其外加设二表面黑度为0.1，直径为500mm的薄壁圆筒，在其它条件不变的情况下，试问辐射热损失有什么变化？分析时忽略薄壁圆筒的厚度及导热热阻，不考虑对流换热的影响。（12分） 五，一台逆流式冷油器的换热面积为20m2，传热系数为300W/(m2.℃)，又当冷却水流量为1kg/s，进口温度为30℃时能将流量为2kg/s，温度为120℃的油冷却到多少度？已知水和油的比热分别为4.2和2.1kJ/(kg.℃)。（提示温度在60-70℃之间）（14分） 六、求图1和图2中的角系数X1,1 (15分) 传热学模拟试题（一） 一．填空题 1．导热系数是由式定义的，式中符号q表示沿n方向的 ，是 。 2．可以采用集总参数法的物体，其内部的温度变化与坐标 。 3．温度边界层越________，则对流换热系数越小，为了强化传热，应使温度边界层越________越好。 4．凝结换热的两种形式是 和 。 5．保温材料是指 的材料。 6．P r(普朗特数)即 ，它表征了 的 相对大小。 7．热辐射是依靠 传递能量的，它可以在 进行。 8．同一温度下黑体的辐射能力 、吸收能力 。 9．热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 。 10.换热器传热计算的两种方法是 。 二．单项选择题 1.热量传递的三种基本方式是( ) A.热对流、导热、辐射 B.复合换热、热辐射、导热 C.对流换热、导热、传热过程 D.复合换热、热辐射、传热过程 2.无量纲组合用于对流换热时称为 ( )准则。 A.R e(雷诺) B.P r(普朗特) C.N u(努谢尔特) D.G r(格拉晓夫) 3.对流换热以( )作为基本计算式。 A.傅立叶定律 B.牛顿冷却公式 C.普朗克定律 D.热路欧姆定律 4.下述几种方法中，强化传热的方法是( )。 A.夹层抽真空 B.增大当量直径 C.增大流速 D.加遮热板 5.当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在( )会最有效。 A.换热系数较大一侧 B.换热系数较小一侧 C.随便哪一侧 D.两侧同样都加 6.下列各参数中，属于物性参数的是( ) A.换热系数 B.传热系数 C.吸收率 D.导温系数 7.某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的 保温效果，应将( )材料放在内层。 传热学基础试题 一、选择题 1．对于燃气加热炉：高温烟气→内炉壁→外炉壁→空气的传热过程次序为 A.复合换热、导热、对流换热 B. 对流换热、复合换热、导热 C.导热、对流换热、复合换热 D. 复合换热、对流换热、导热 2．温度对辐射换热的影响（）对对流换热的影响。 A.等于 B. 大于 C. 小于 D. 可能大于、小于 3．对流换热系数为1000W/（m2·K）、温度为77℃的水流经27℃的壁面， 其对流换热的热流密度为（） 4W/m2 B.6 ×104 W/m2 A.8×10 4 W/m2 D. 5 ×104 W/m2 C.7×10 4．在无内热源、物性为常数且温度只沿径向变化的一维圆筒壁(t 1 >t 2,r 1 A.强制对流换热 B. 凝结对流换热 C.自然对流换热 D. 核态沸腾换热 8．当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在（）会最有效。 1 A. 换热系数较大一侧 B. 热流体一侧 C. 换热系数较小一侧 D. 冷流体一侧 8.某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效 果，应将( )材料放在内层。 A. 导热系数较大的材料 B. 导热系数较小的材料 C. 任选一种均可 D. 不能确定 10．下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A.增加流体流速 B. 管内加插入物增加流体扰动 C. 设置肋片 D. 采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 11.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( ) A. 热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 12.准则方程式N u=f(Gr,Pr) 反映了( )的变化规律。 A. 强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 13.判断管内紊流强制对流是否需要进行入口效应修正的依据是( ) 4 C.l/d<50 D.l/d<10 4 A.l/d ≥70 B.Re≥ 10 14.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( ) A. 增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻 增加 15.冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( ) A. 增加 B.减小 C.不变 D. 有时增加，有时减小 16.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( ) A. 减少导热 B.减小对流换热 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 17.下列参数中属于物性参数的是( ) A. 传热系数 B.导热系数 C.换热系数 D.角系数 18.已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C 和150°C，冷流体进 为( ) 出口温度分别 为50°C 和100°C，则其对数平均温差约 A.100 °C B.124°C C.150°C D.225°C 19.有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4 表示，已知 角系数X1 ，3 为( ) ，2=0.4,X 1，4=0.25，则X 1 A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.35 传热学模拟试卷与答案汇编 《传热学》模拟试卷 一、单选题 1、一个表面的吸收比和( )无关。 a 投射表面温度 b 吸收表面温度 c 吸收表面面积 d投射表面性质 2、在一维平板瞬态导热问题中，可采用近似拟合公式(即第一项近似解)进行计算的条件是( )。 a Fo<0.2 b Bi>0.1 c Bi<0.1 d Fo>0.2 3、管内强迫层流充分发展段，如其他条件不变，半径增大时对流换热表面传 热系数会( )。 a 增大 b 不变 c 减小 d 先减后增 4、通过无内热源、常物性、对称第一类边界条件的平壁非稳态导热正规状况 阶段，温度分布包括以下特性( )。 xa 线性 b仅是位置的函数 c 不再受边界条件的影响 d 仅与Fo和有关 ,5、蒸汽含有不凝结气体时，凝结换热的效果会( )。 a 减弱 b 无影响 c 增强 d 可能增强，也可能减弱 6、下面哪种方法能够减少蒸汽通道内热电偶测温误差( )。 a热电偶靠近通道内壁 b增加热节点黑度 c 减小气流流速 d 通道外保温、通过圆筒壁的传热过程，传热面上的总热阻与( )无关。 7 a 两侧流体流速 b 计算基准面积 c 壁厚 d 固体壁物性 o8、一个温度为27C的表面在红外线范围内可看作灰体，那么在的近,,,8m 红外范围内当波长增加时，灰体的光谱辐射力会( )。 a 持续增加 b持续减少 c 先增后减 d 先减后增 9、是否可以通过安置肋片来强化换热，主要取决于( )。 a 肋片材料 b 对流传热系数 c Bi 准则 d 肋高 10、流体强迫外掠平板时，边界层厚度会( )。 a一直增加 b 逐渐减小 c 先增后减 d 保持不变 二、名词解释 1 膜状凝结 2 傅立叶定律 3 强制对流 4 漫灰表面 5 格拉晓夫数Gr 三、简答题: 1、导热系数为常数的无内热源的平壁稳态导热过程，若平壁两侧都给定第二类边界条件，问能否唯一地确定平壁中的温度分布? 为什么? 1 2、如图所示，在一个稳态、二维导热的温度场中划分网格，水平节点之间的间距为Δx，竖直节点之间的间距为Δy，导热系数为λ，粗黑线为边界，边界为绝热边界，请写出节点1和2的用于数值计算的节点方程。 3 2 1 5 4 3、某流体横掠平板，其热扩散率为a，运动粘度为ν，且a>ν，请画出流动边界层和温度边界层的发展规律，并说明为什么。 4、一换热器，重油从300?冷却到180?，而石油从20?被加热到150?，如换热器流动方式安排成(1)顺流;(2)逆流，问平均温差各为若干? 参考答案: 1、不会。因为稳态、无内热源的条件下，通过各个截面的热流量为常数，即只有一个边界条件。 t,tt,tyx,,41212、节点1: ，,0,,x2y2,, t,tt,tt,t,,yy325212 节点2: ,，,，,,x,0x2x2y,,, 浙江大学1999 年研究生考试试题（传热学） 浙江大学 1999 年研究生考试试题（传热学）2、当采用加肋片增强传热时，最有效的方法是肋片应加在哪一侧？为什么？ 一、填空（ 20 分，每题 2 分）再说明你认为的最佳形状肋片是什幺样的？为河最佳？ 1、热扩散率（导温系数）是材料的指标，大小等于__ _。 2、影响强制对流换热的主要因素有。 3、动量传递和热量传递的雷诺比拟的解为，适用 条件是。 4、影响膜状凝结换热的主要热阻是。 5、自模化现象是，其发生的条件是。 热效果？试用充分发 6、同一壳管式换热器，____布置时对数平均温差最大，布置时对数平均温差最小。3、为什么改变内部流动截面形状台改变换 7、在热辐射分析中，把称为灰体。Nu f 0.023 Re f0.8 Pr f0.3 解释之。 8、通常把的材料成为保温材料。 9、有效辐射是，它包括两部分。 10、傅里叶定律的数学表达式是。 二、问答题（ 40 分，每题 10 分） 1、写出 Bi 准则，说明 (1)Bi=0 ；(2)Bi= ∞时，无限大平 壁内温度随时间变化的特征， 并作图说明之。 4 、 试 用 传 热 学 理 沱 解 释 热 水 瓶 的 保 温 原 理 。 三 、 计 算 题 （ 每 题 2 分 ， 共 2 题 4 分 ） 第1 页 浙江大学1999 年研究生考试试题（传热学） 1、在一逆流式水一水换热器中，管内为热水，进口温度为 100℃．出口温度为 80℃， 2、工作温度为 T f的大炉子上有一圆形观察孔，直径为 d，观察孔上用穿透比为管外流过冷水，进口温度为 20℃，出口温度为 70℃。总换热量 350 kW,共有 53 根反射比为 0 的材料覆盖，覆盖材料的发射率为 0.8，其对室温下辐射源的照射 内径为 16 mrn、壁厚为 l mm 的臂子。管壁导热系数为40 W/(rn·K) ，管外流体的透明的。覆盖层的补表面与环境空气接触，周围空气温度为 表面传热系数为 1500W/(rn2· K) ，管内流体为一个流程。假设管于内、外表面都系数为 h，假设覆盖层内表面与炉内介质的对流效应可忽略， 是洁净的，试确定所需的管子长度。连接处绝热良好．试根据已知条件计算炉子的热损失和覆盖层的强度。 已知： 90℃时水的物性：密度为965. 3 kg/m 3，比热容为 4 208 kJ/(kgK)，导热系数何得到计算结果，已知条件中的温度均为热力学温度）。 为 0.68 W/(m·K) ，运动粘度为 0 326×10-6 2，。管内表面传热系数 m /s Pr=1.95 计算公式 Nu f 0.023 Re f 0. 8 Pr f0.3 。07-11 华电传热真题
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