传热学（五）
一．填空题（共20分，每题2分）
1．导热系数是由式n
n t q
???-=λ定义的，式中符号q 表示沿n 方向的 ，
n t
??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．Pr (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 。
换热器传热计算的两种方法是 。
二．单项选择题（共20分，每题2分）
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. Re (雷诺) B. Pr (普朗特) C. Nu (努谢尔特) D. Gr(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。
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 8. 物体能够发射热辐射的基本条件是 ( )
A. 温度大于0K
B. 具有传播介质
C. 具有较高温度
D. 表面较黑 9. 下述哪种气体可以看作热辐射透明体 (τ=1的气体) ? ( ) A. 二氧化碳 B. 空气 C. 水蒸汽 D. 二氧化硫气体 10．灰体的吸收比与投射辐射的波长分布（ ）
A.无关
B.有关
C.具有选择性
D.具有一定函数关系
三．简答题（共28分）
1．试比较准则数Nu 和Bi 的异同。（6分）
2．应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度如何确定？确定 定性温度有何用处？（6分）
3．用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些因素会引起误差?对此可 采取哪些措施? （8分）
4．有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷 管束以冷却管内热水。拟改造采用管外加肋片并换钢管为铜管来增加冷却效
果，试从传热角度来评价这个方案。（8分） 四．计算题（共32分） 1．一温度为20℃的园钢，长0.3m ，直径为0.06m ，热导率为35 W/(m ·K)， 密度为7800 kg/m 3，比热容为460J/(kg ·K)，通过长6m 、温度为1250℃的 加热炉时表面传热系数为100 W/(m 2·K)。如欲将园钢加热到850℃，试求
园钢通过加热炉 的速度。（共8分）
2． 用实验测定一薄壁管的流体平均对流换热系数。蒸汽在管外凝结并维持 管内壁温度为100℃。水在管内流动，流量为G=0.5kg/s ，水温从15℃升到
45℃。管的内径d=50mm ，长L=4.5m
。试求管内流体与壁面间的平均换热系数。（已知水
在30℃时c p =4174J/(kg ·K))（6分） 3．如图所示的一矩形受热面接受一加热器的辐射加热。该矩形表面长3m ，宽 1m ，温度T 2
=600K ，5.02=ε。加热器温度T 1
=1000K ，8.01=ε。两表面
互相平
行，相距为1m 。加热系统置于一大房间之中，房间壁温为300K 。试求受热面接受的辐射 换热量。（假设加热器表面及受热面均是漫射的灰体表面，X 1,2=X 2,1=0.32）（8分）
4．在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度'1t =100℃,
出口温度"
1
t =80℃；管外流过冷水，进口温度'
2
t =20℃，出口温
度"2t =70℃。总换热量Ф=350kW ，共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的
管子，管壁导热系数λ=40W/(m ·K)，管外流体的表面传热系数h 0=1500 W/ (m 2·K)，管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的，试确定所 需的管子长度。（10分） 准则方程：
)2300.(..........)()(86.110.......(....................023.014.03143.08.0???=??=e w
f
r e u e r e u R L d P R N R P R N 层流）
旺盛湍流η
η
传热学（五）答案及评分标准
一．填空题（共20分，每题2分）
1．热流密度，物体温度沿n 方向的变化率； 2．无关； 3．厚，薄；
4．珠状凝结和膜状凝结； 5．导热系数小； 6．
a P r ν
=
，动量扩散厚度（流动边界层）与能量扩散厚度（热边界层厚度）；
7．电磁波，真空；
8．最强，最强； 9．减小对流换热；
10．平均温差法和效能-传热单元数法 二．选择题（共20分，每题2分） 1.A ； 2. C 3.B ； 4.C ； 5.B ； 6.D ； 7.B ； 8.A ； 9.B ； 10.A 三．简答题（共28分） 1．答：从形式上看，Nu 数(
λhl
N u =
)与Bi 数(
λhl
B i =
)完全相同，但二
者物理意义却不同。
（1）Nu 数中的为流体的λ导热系数，而一般h 未知，因而Nu 数一般是待定 准则。Nu 数的物理意义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，他表示流体对流 换热的强弱。（3分）
（2）Bi 数中的λ为导热物体的导热系数，且一般情况下h 已知，Bi 数一般是 已定准则。Bi 数的物理意义是导热物体内部导热热阻(λl
)与外部对流热阻(h
l
)的 相对大小。（3分）
2．答：定性温度是指计算流体物性时所采用的温度。（2分）
应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度原则上取进出口截面流体温度
的平均值。（2分）
定性温度用以计算流体的物性。在整理实验数据时按定性温度计算物性，则整个
流场中的物性就可认为是相应与定性温度下的值，即相当于把物性视为常数，于是物
性场相似的条件即自动满足。对同一批实验数据，定性温度不同使所得的准则方程
也可能不同。（2分）
3．答：热电偶测温产生误差的原因主要有两个： （1）由于热电偶本身向根部导热引起的；（2分） （2）由于热电偶与周围冷表面辐射传热造成的。（2分） 针对上述两个原因，有效措施为：
（1）热电偶的插入深度足够长，第一种测温误差即可避免；（2分） （2）采用抽气遮热罩式热电偶，减少热电偶的辐射散热量。（2分） 4．答：传热效果增强，分析如下：
（1）强化传热时，对热阻比较大的一侧流体换热下功夫，往往能收到显著的效果。
即在传热温差不变时，改变传热过程中热阻大的那一环节的热阻，可以大大增加传
热过程的传热量。（2分）
（2）一般来说，如果要采取加肋片的方式强化传热过程的话，在h 较小的一侧加肋
片才能收到显著的强化效果。（2分）
（3）铜的导热系数（纯铜为399W/mK ）比钢的导热系数(碳钢约为36.7 W/Mk) 大（2分）。
（4）横向冲刷时表面传热系数大。（横向冲刷时热边界层薄且存在由于边界层 分离而产生的漩涡，增加了流体的扰动，因而换热强。）（2分） 四．计算题（共32分） 1、解：(1) 特征尺寸
m
m m m m
m d dl l d A V l c 0136.0)06.0(423.006.03.0)06.0(4412412222=??+????=?+==ππππππ
（2分）
(2)用毕渥数来判断（2分）
V Bi =M
K m W m K m W hl c
1.0039.0)/(350136.0)/(1002<=???=λ
此处近似取21
=
M ，所以本题可用集总参数法分析。
(3)
()()()τρθθθθθτ
θ
ρθτρcV
hA
t t hA d d cV
t t t t hA d dt
cv
-==-=-=-=---=∞∞
∞00
0ln
0""分离变量并积分：表示物体被冷却
通过加热炉所需时间
)
ex p(00τρθθcV hA
t t t t -=--=∞∞ 代入已知数据得
??
????????-=--τm K kg J m kg K m W 0136.0)/(460/7800)/(100exp 12502012508503
2
求解得
s 14.548=τ （2分）
(4) 圆钢通过加热炉的速度
s
m s m
/0109.014.5486==
υ （2分）
2．解：水的定性温度t f =(15+45+/2=30℃ 水侧吸热量为
)
(f f p t t Gc '-''=Φ （2分）
管内换热面积为 A=πdL=π×0.05×4.5=0.707㎡
园管内对流换热的进出口换热温压：
8515100=-='?t ℃ 5545100=-=''?t ℃ 平均换热温压
70
2/)5585(2/)(=+=''?+'?=?t t t m ℃ （2分）
所以
126570707.0)1545(41745.0)(=?-??=?'-''=?Φ=m f f p m t A t t Gc t A h /（㎡·℃）
（2分）
3．解：本题属3表面组成封闭系的辐射换热问题，因房间表面积A 3很大，其表面热阻
333
1A εε-可取为零。因此，J 3=E b3
是个已知量，其辐射网络图如下：
（2分） 其中
12
1
38.08.0111111=?-=-A εε；
31
35.05.011222=?-=-A εε
又因 X 1,2=X 2,1=0.32
X 1,3=X 2，3=1-0.32=0.68
2
22
12484332
42224113331/27.4593001067.5/32.7348/56700m A m A m W T E m W T E m W T E b b b ==?==??======-σσσ
（共2分） 则节点方程组：
01113
,111
32,111211111=-+-+--X A J E X A J J A J E b b εε （1分）
1113
,222
32,122122222=-+-+--X A J E X A J J A J E b b εε （1分）
带入已知值，得：
J 1=46143.25；J 2=11212.5
W
A J E b 1159312
222
22-=?--=
Φεε （1分） W A J E b 12671911
111
11=?--=
Φεε （1分）
表面辐射净换热量为负值表示该表面获得热量。 5．解：
(a) 计算管内平均换热系数：（共4分）
分）
（分）分）分）（见表1...)........./(3275Pr 023.01.......(101984410326.03.965016.014.3159.4441.........()........./(159.420
4208103501.....,,,,90)80100(21
023
.08.04
6
131
0c m W d
R h d q R s kg t c q c P c t e i m e p m p r f ?==?=?????==
=??=?Φ=?=+=-λ
ηπρυλ
(b)计算传热系数：（2分）
7
.964161832751171840001.015001111112200=?+?+=++=d d h d d h k i m λδ
(c)计算传热平均温差：（2分）
()()()28
.4330/60ln 701002080=---=
?m t
(d)计算传热面积及管子长度：（2分）
)(797.2018.014.35328.437.964103503
0m d n A l dl
n t k A m
=????===??Φ
=
ππ
传热学（六）
一．填空题（共20分，每题2分）
1．导热系数是由式n
n
t q
???-
=λ定义的，式中符号q 表示沿n 方向的 ， n t
??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．Pr (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. 灰体是指的物体。
一。单项选择题（共20分，每题2分）
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. Re (雷诺)
B. Pr (普朗特)
C. Nu (努谢尔特)
D. Gr(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。
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
8. 物体能够发射热辐射的基本条件是( )
A. 温度大于0K
B. 具有传播介质
C. 具有较高温度
D. 表面较黑
9. 下述哪种气体可以看作热辐射透明体(τ=1的气体) ? ( )
A. 二氧化碳
B. 空气
C. 水蒸汽
D. 二氧化硫气体
10．灰体的吸收比与投射辐射的波长分布（）
A.无关
B.有关
C.具有选择性
D.具有一定函数关系
三简答题（共28分）
1．试比较准则数Nu 和Bi 的异同。（6分） 2．应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度如何确定？确定 定性温度有何用处？（6分）
3．用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些因素会引起误差?对此可 采取哪些措施? （8分）
4．有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷 管束以冷却管内热水。拟改造采用管外加肋片并换钢管为铜管来增加冷却效
果，试从传热角度来评价这个方案。（8分） 四．计算题（共32分）
1．一温度为20℃的园钢，长0.3m ，直径为0.06m ，热导率为35 W/(m ·K)， 密度为7800 kg/m 3
，比热容为460J/(kg ·K)，通过长6m 、温度为1250℃的 加热炉时表面传热系数为100 W/(m 2·K)。如欲将园钢加热到850℃，试求
园钢通过加热炉 的速度。（共10分）p64
3．如图所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导 出内角顶节点O （m,n ）的离散方程式。且Δx=Δy 时，解出内角
顶节点O （m,n ）的温度分布
n
m t , （8分）
4．一直径为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2.13×105J/kg 。 （10分）
5．在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度'1t =100℃,
出口温度"
1
t =80℃；管外流过冷水，进口温度'
2
t =20℃，出口温
度"2t =70℃。总换热量Ф=350kW ，共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的
管子，管壁导热系数λ=40W/(m ·K)，管外流体的表面传热系数h 0=1500 W/ (m 2·K)，管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的，试确定所 需的管子长度。（17分） 准则方程：
)2300.(..........)()(86.110.......(....................023.014.03143.08.0???=??=e w
f
r e u e r e u R L d P R N R P R N 层流）
旺盛湍流η
η
/
f t ℃ )/(K k
g kJ c p
?
3/m kg ρ
)/(102
K m W ??λ )/(106
s m kg ??η
s m /102
6
?υ
rf
P
20
4.183
998.2 59.9
1004
1.006 7.02
45 4.174 990.1 64.15 601.4 0.608 3.93 70 4.187 977.7 66.8 406.1 0.415 2.55 80 4.195 971.8 67.4 355.1 0.365 2.21 90 4.208 965.3 68.0 314.9 0.326 1.95 100 4.220 958.4 68.3 282.5 0.295 1.75
29. 有一水平放置的蒸汽管道，用保温材料保温，保温层外径200mm ，外表面平均温度45 ，周围空气温度15 ， 试计算每米长蒸汽管道上由于自然对流而引起的散热量。
已知空气的物性：ρ=1.165kg/m3,CP=1.005kJ/(kg ?K),λ=2.67×10-2W/(m ?K), v=16.0×10-6m2/s,推荐的适用公式：Num=0.53(Grm ?Prm)0.25(104 30. 流量为0.1kg/s 、比热容为2.0kJ/(kg ?K)、初温为350 的油将水从15 加热到70 ，出口油温为100 ，冷却水的比热取为4.174kJ/(kg ?K)。今有两台逆流式换热器：(A)k=500W/(m2?K)；(B)k=150W/(m2?K)；问： (1) (A)、(B)两种换热器的换热面积分别是多少? (2)如果请你在这两台换热器中选择一台，你会选择哪一台?为什么? 传热学（六）答案及评分标准 一．填空题（共20分，每空2分） 1．热流密度，物体温度沿n 方向的变化率； 2．无关； 3．厚，薄； 4．珠状凝结和膜状凝结； 5．导热系数小； 6． a P r ν = ，动量扩散厚度（流动边界层）与能量扩散厚度（热边界层厚度）； 7．电磁波，真空； 8．最强，最强； 9．减小对流换热； 10．在热辐射分析中，光谱吸收比与波长无关的物体。 一．选择题（共10分，每个1分） 1.A ； 2. C 3.B ； 4.C ； 5.B ； 6.D ； 7.B ； 8.A ； 9.B ； 10.A 三．简答题（共20分，每题4分） 1．答：从形式上看，Nu 数( λhl N u = )与Bi 数( λhl B i = )完全相同，但二 者物理意义却不同。 （1）Nu 数中的为流体的λ导热系数，而一般h 未知，因而Nu 数一般是待定 准则。Nu 数的物理意义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，他表示流体对流 换热的强弱。（2分） （2）Bi 数中的λ为导热物体的导热系数，且一般情况下h 已知，Bi 数一般是 已定准则。Bi 数的物理意义是导热物体内部导热热阻(λ l )与外部对流热阻(h l )的 相对大小。（2分） 2．答：定性温度是指计算流体物性时所采用的温度。 应用准则关联式求管内对流换热系数时，定性温度原则上取进出口截面流体温度 的平均值。 定性温度用以计算流体的物性。在整理实验数据时按定性温度计算物性，则整个 流场中的物性就可认为是相应与定性温度下的值，即相当于把物性视为常数，于是物 性场相似的条件即自动满足。对同一批实验数据，定性温度不同使所得的准则方程 也可能不同。 3．答：热电偶测温产生误差的原因主要有两个： （1）由于热电偶本身向根部导热引起的； （2）由于热电偶与周围冷表面辐射传热造成的。 针对上述两个原因，有效措施为： （1）热电偶的插入深度足够长，第一种测温误差即可避免； （2）采用抽气遮热罩式热电偶，减少热电偶的辐射散热量。 4．答：传热效果增强，分析如下： （1）强化传热时，对热阻比较大的一侧流体换热下功夫，往往能收到显著的效果。 即在传热温差不变时，改变传热过程中热阻大的那一环节的热阻，可以大大增加传 热过程的传热量。（2分） （2）一般来说，如果要采取加肋片的方式强化传热过程的话，在h 较小的一侧加肋 片才能收到显著的强化效果。 （3）铜的导热系数（纯铜为399W/mK ）比钢的导热系数(碳钢约为36.7 W/Mk)大。 （4）横向冲刷时表面传热系数大。（横向冲刷时热边界层薄且存在由于边界层 分离而产生的漩涡，增加了流体的扰动，因而换热强。） 四．计算题（共54分） 1．解：（每一题3分） （1）? ?sin sin 222,1=?=W W X (2)假设2表面为整个底面，则 125.05.041 4/15.02;1;2,12 2122 ,11,21,222,11=?= ===?==X R R A A X X X A X A 底面时由于对称性，则ππ （3）设想在球的顶面有另一块无限大平板存在，则显然，X 1,2=0.5,由于X 1,2不因 另一块平板的存在而影响其值，因而X 1,2=0.5。 2．解： ()700200120021 =+= m t ℃ （1）（4分）()3 135.00.315.03.0m V =??= ()()()()()()τρθθθθθ τ θρθτ ρλ cV hA t t hA d d cV t t t t hA d dt cv A V h B m A V m A S i -==-=-=-=---=∴<=??? ? ?= ∴≈= ∴=??+??+??=∞∞ ∞00 02ln 0""6)2(1 .0077.004839.079 .2135 .079.2315.0215.03.0233.02分离变量并积分：表示物体被冷却 分）（，适用可看成具有均匀的温度铁锭内热阻可略，内部 带入数字求解：τ=6678s=1.86h （2分） 3．解： ()()分）（时， 当分）2.......................................................................2232326......(0224322,21,,11,,1,,,,1,,,1,1,,,1f n m n m n m n m n m n m n m f n m n m n m n m n m n m n m n m n m t x h x t t t t t x h y x t t h y x y x y t t x x t t y y t t x x t t y λλλλλ λλ?+Φ ?++++=?? ? ??+??=?=-??? ???+?+Φ??+?-?+ ?-?+?-?+?-?-++--++- 4．解：本题属两表面组成封闭系的辐射换热问题，其辐射网络图如下： （3分） 其中 2 22222 22111,224842224841101.28.0524.42.11 /62.4951067.5/27.459)300(1067.5m d A m d A X m W T E m W T E b b =?===?====??===??==--ππππσσ（3分） W A X A A E E b b 13.321112 22 2121112 12,1=?-+ +?--= Φεεεε（2分） 故由于蒸发而导致液氧损失的质量流量 4 5 2 ,110 51.11013.213.32-?=?= Φ= γ m q kg/s =0.543 kg/h （2分） 5．解： (a) 计算管内平均换热系数：（共10分） 分） （分） 分）分）（见表3...)........./(3275Pr 023.03.......(101984410326.03.965016.014.3159.4442.........()........./(159.420 4208103502.....,,,,90)80100(21 023 .08.04 6131 0c m W d R h d q R s kg t c q c P c t e i m e p m p r f ?==?=?????===??=?Φ=?=+=-λ ηπρυλ (b)计算传热系数：（2分） 7 .964161832751171840001.015001111112200=?+?+=++=d d h d d h k i m λδ (c)计算传热平均温差：（2分） ()()()28 .4330/60ln 701002080=---= ?m t (d)计算传热面积及管子长度：（3分） )(797.2018.014.35328.437.964103503 0m d n A l dl n t k A m =????===??Φ = ππ 传热学（七） 一。单项选择题（共10分，每个1分） 1．在使用遮热板减少辐射换热时，选用材料的黑度 （ ） A ．要大 B.要小 C.任意 D.要一样 2．影响大容器饱和核态沸腾的因素主要是壁面过热度和 （ ） A ．蒸汽流速 B.汽化核心数 C.表面传热系数 D.导热系数 3．温度梯度的方向是指向温度 （ ） A ．增加方向 B ．降低方向 C ． 不变方向 D ． 趋于零方向 4．大平板采用集总参数法的判别条件是 （ ） A ．B i >0.1 B ． B i =1 C ． B i <0.1 D ． B i =0.1 5．已知边界周围流体温度和边界面与流体之间的表面传热系数的称为 ( ) 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. 初始条件 6．实际物体的辐射力比同温度下黑体的辐射力 （ ） A.大 B.小 C.一样 D.差不多 7．管内对流换热的流态判别是用 （ ） A. Gr B. Re C. Pe D. Gr ·Pr 8．彼此相似的现象，它们的同名准则数 （ ） A.相似 B.不等 C.必定相等 D.之间无关 9．灰体的吸收比与投射辐射的波长分布 （ ） A.无关 B.有关 C.具有选择性 D.具有一定函数关系 10．雷诺准则数越大，则表征 （ ） A.温差越大 B.粘性力越大 C.惯性力越大 D.浮升力越大 二．填空题（共20分，每空2分） 1．换热器传热计算的两种方法是 。 2．同一温度下黑体的辐射能力 、吸收能力 。 3．可以采用集总参数法的物体，其内部的温度变化与坐标 。 4．导热系数是物性参数，它取决于 。 5．按照导热机理，水的气、液、固三种状态中 状态下的导热系数最小。 6．热扩散率ａ=λ/(ρсp)是表征 的物理量。 7．灰体是指 。 8．格拉晓夫准则的物理意义 ； 表达式Gr= 。 9．热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 。 10．雪对可见光的吸收能力比对红外线的吸收能力 。 三．简答题（共16分，每题4分） 1．试比较准则数Nu 和Bi 的异同。 2．解释热边界层及其厚度的定义。 3．其它条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲刷相比，哪个 的表面传热系数大，为什麽? 4．强化传热的原则是什麽？ 四．计算题（共54分） 1．对于如附图所示的几种几何结构，计算角系数 2 ,1X 。（9分） ⑴计算沟槽表面与环境（在垂直与纸面方向无限长）；⑵半球内表面与1/4底面； ⑶球与无限大平面； 2．一块精炼铁锭在1200℃时铸造成一个0.3m ×0.15m ×3.0m 的长 方体，将该铁锭置于空气温度T ∞ =50℃的室内冷却，平均对流 换热系数h=55W/(m 2·K)，已知精炼铁锭的)/(48.0K kg kJ c ?=,ρ=7753kg/m 3, λ=34.5W/(m ·K)。 试问： ⑴能否采用集总参数法进行计算？ ⑵试列出物体内部的温度随时间变化的微分方程式，并且求出铁锭中心（x= 0.15m,y=0.075m,z=1.5m ）的温度降到200℃时所需的时间。（共10分） 得分 3．如图所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导 出内角顶节点O（m,n）的离散方程式。且Δx=Δy时，解出内角 顶节点O（m,n）的温度分布n m t ,（8分） 4．一直径为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2.13×105J/kg 。（10分） 得分 得分 5．在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度'1t =100℃, 出口温度" 1 t =80℃；管外流过冷水，进口温度' 2 t =20℃，出口温 度"2t =70℃。总换热量Ф=350kW ，共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的 管子，管壁导热系数λ=40W/(m ·K)，管外流体的表面传热系数h 0=1500 W/ (m 2·K)，管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的，试确定所 需的管子长度。（17分） 准则方程： )2300.(..........)()(86.110.......(....................023.014.03143.08.0???=??=e w f r e u e r e u R L d P R N R P R N 层流） 旺盛湍流η η 传热学（七）答案及评分标准 一．选择题（共10分，每个1分） 1.B ； 2. B 3.A ； 4.C ； 5.C ； 6.B ； 7.B ； 8.C ； 9.A ； 10.C 二．填空题（共20分，每空2分） 1．平均温差法和效能-传热单元数法 2．最大，最大； 3．无关； 4．物质的种类和热力状态（即温度、压力） CY-1 一、分析计算题 1、某球壁面内有均匀分布的内热源q r(W/m3),导热系数为温度的线性函数（λ= λ0（1+at），λ0和a均为常数），球壁面的内侧壁面温度t w1为常数，外侧给 均为常数。试求在球壁面内进定第三类边界条件，换热系数λ和温度函数t f 行一维径向稳态导热过程时的温度分布及换热密度分布。（15分） 2、试推导证明纵掠平壁面能量交换的雷诺类比公式：St=Nu/(RePr)=C f/2.（15分） 3、试求二维空间任意两个凸表面F1和F2间的辐射热交换的角系数。其中a,b,c 分别为凸表面F1和F2的边界点，如图所示。（8分） 4、已知已知某表面的单色吸收率α2随波长的变化关系如图4a所示，该表面的 投射单色辐射G2随波长的变化图4b所示。试计算该表面的全色吸收率α。 （15分） 5、一个逆流式套管散热器，其中油的问温度从100℃冷却到60℃，水由20℃到 50℃，传热量为2.5×104W，传热系数为350 W/m2.k，油的比热2.13 KJ/kg.℃，求换热面积为多少？如果计入换热器表面污垢热阻0.004m℃/W，流体入口温度不变，此时换热器的传热量和流体出口温度为多少？（15分） 二、讨论题（每题8分） 1、试讨论视觉色彩与热辐射吸收率和辐射绿的关系。 2、根据导热机理讨论金属材料的导热系数随温度的变化关系。 3、进行单相流体受迫对流换热过程模拟实验时，如何确保两个实验相似？ 4、试分析换热器中的传热过程中，热阻的主要来源以及加强传热可以采取的措 施。 CY-2 一、概念题 1、试述努谢尔特数Nu和毕渥数Bi的物理含义，并作比较。 2、分析传热过程中污垢热阻对传热系数的影响。 3、分析下表中四个工况下的对流换热过程的相似性。如要使相似，应如何调整 6、在计算有气体介质的两个物体之间在某波长范围内辐射换热时，有人认为： “因其间存在气体介质，故必须计及气体辐射的影响，或建立气体和两个物体辐射换热的联立方程进行求解”。试分析这一说法是否肯定正确。 7、画出换热器顺流和逆流换热过程中流体温度随传热面积变化的关系图。并导 出平均温度差的计算公式。 三、计算题 1、对某热水管道进行保温设计时，已知所选的石棉材料的导热系数λ =0.11W/m2℃,保温外部与外层空气的对流换热系数h=12 W/m℃。如果热水管 一、是非题 .傅里叶定律既适应于稳态导热，也适用于非稳态导热.对 .空间某一点处温度沿空间地最大变化率称为温度梯度.错 .所表示地傅里叶定律只适用于各向同性物体地导热，而不适用于各向异性物体地导热.对 .工程上经常将材料导热系数随温度地变化关系表示成线性函数，式中是℃时材料地导热系数.错 .无内热源物体地稳态导热方程可表示成,方程中不涉及材料地导热系数，所以稳态导热时材料地导热系数大小不影响材料中稳态温度分布和导热量地大小.错 .虽然导热微分方程方程中不涉及材料地导热系数，所以稳态导热时材料地导热系数大小不影响材料中稳态温度分布和导热量地大小.错 . 常物性一维稳态导热问题，如给定两个边界条件，则问题就有确定解.错 . 炉墙平壁用两层保温材料保温，两种材料地导热系数为λ和λ（λ>λ）.若将λ地材料放在炉墙内侧，则保温效果要好一些.错 . 热力管道外用两层保温材料保温，两种材料地导热系数为λ和λ（λ>λ），厚度为δ和δ.若将λ地材料放在炉墙内侧，则保温效果要好一些.对 . 温度计放置在测温套管内，管内放少许机油，以测量管道中流体地温度.为了控制测量误差，作如下传热分析.热量按以下传递路线传给温度计：流体→测温套管外表面→测温套管内表面→机油→温度计感温部分→周围环境.错 . 一面绝热地无限大平壁被流体加热（或冷却）过程中，与流体接触表面处平壁地最大.对.一面绝热地无限大平壁被流体加热（或冷却）过程中，与流体接触表面处平壁地最大.对 .由牛顿冷却公式 可知，换热量与换热温差成正比.错 .一般地讲，对于同一种流体，自然对流时地对流换热系数要小于强制对流换热系数.对 .管内强制对流换热时，流速增加，对流换热系数就会增加.对 .同一流体，有相变时地对流换热系数比无相变时地对流换热系数要大得多.对 .在相同地流动和换热壁面条件下，导热系数较大地流体，对流换热系数就较小.错 .从本质上讲，对流换热是由贴附在换热面上地一层流体通过导热地方式将热量传到流体中去，或由流体传至换热表面.所以，对流换热就是一种导热，而与流体地运动状况无关.错 .研究流体运动时热量传递过程地能量微分方程是牛顿力学第二定律应用于流体微团儿 导出地.错 .研究流体运动规律地动量微分方程是牛顿力学第二定律应用于流体微团儿导出地.对 .在锅炉换热地模型试验中，可以用空气代替烟气，以便简化试验过程，减少试验费用.对 .由对流换热微分方程可知，在壁面温度和流体温度一定地情况下，局部对流换热系数与流体速度无关.错 .流体在无扰动情况下纵掠平板，层流边界层中垂直于流动方向流体地分速度为零.错 .一根长外径（>>）地不锈钢管，放置在静止地空气中，管内用电加热，功率恒定，空气温度也恒定.在这种情况下，管子竖置时管壁平均温度比横置时要高.对 .由于边界层厚度沿壁面逐渐增加，所以流体沿竖直壁面自然对流换热时，管子越长，对 流换热系数就越小.错 .蒸汽流速增加，不一定能使换热面上凝结换热系数增加.对 .相同条件下，同一流体地珠状凝结换热系数要大于其膜状凝结换热系数.对 .在压力和加热面温度相同地情况下，管内强制对流换热时地饱和沸腾换热系数要大于大 空间饱和沸腾换热系数.对 传热学（一） ?名词解释（本大题共 5 小题，每小题 4 分，共 20 分） 21. 导热基本定律 22. 非稳态导热 23. 凝结换热 24. 黑度 25. 有效辐射 ?简答题 ( 本大题共 2 小题 , 每小题 8 分 , 共 16 分 ) 26. 简述非稳态导热的基本特点。 27. 什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？ ?计算题（本大题共 2 小题，每小题 12 分，共 24 分） 28. 一内径为 300mm 、厚为 10mm 的钢管表面包上一层厚为20mm 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为 48 和 0.1 ，钢管内壁及保温层外壁温度分别为 220 ℃及 40 ℃，管长为 10m 。试求该管壁的散热量。 29. 一内径为 75mm 、壁厚 2.5mm 的热水管，管壁材料的导热系数为 60 ，管内热水温度为 90 ℃，管外空气温度为 20 ℃。管内外的换热系数分别为和。试求该热水管单位长度的散热量。 ?名词解释 ( 本大题共 5 小题 , 每小题 4 分 , 共 20 分 ) 21. 导热基本定律 : 当导热体中进行纯导热时 , 通过导热面的热流密度 , 其值与该处温度梯度的绝对值成正比 , 而方向与温度梯度相反。 22. 发生在非稳态温度场内的导热过程称为非稳态导热。 或：物体中的温度分布随时间而变化的导热称为非稳态导热。 23. 蒸汽同低于其饱和温度的冷壁面接触时 , 蒸汽就会在壁面上发生凝结过程成为流液体。 24. 物体的辐射力与同温度下黑体辐射力之比。 25. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能。 ?简答题（本大题共 2 小题，每小题 8 分，共 16 分） 26. （ 1 ）随着导热过程的进行 , 导热体内温度不断变化 , 好象温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样 , 习惯上称为导温现象。这在稳态导热中是不存在的。 （ 2 ）非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处不等的，而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。 （ 3 ）非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。 27. （ 1 ）对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。 （2 ）平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用，因为增加了一项导热热阻，从而增大了总热阻，达到削弱传热的目的。 传热学 摘要： 传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。生成生活中，传热学应用广泛存在。对传热学的研究虽然由来已久，但其任然有着活力，虽然目前在一些行业取得了一定的成功，但是任然任重而道远，特别是当今基础工业，装备行业快速发展的时代犹是如此。 关键词：传热学温度差装备 一传热学的发展 传热现象在我们的日常生活中十分普遍，不管是冬天取暖，还是夏天吹凉，不管是家里烧水，亦或是工厂炼油换热等，所有的这些现象无不包涵着传热学的相关知识。 早在1822年, 傅里叶根据大量的实验观察总结出了著名的导热公式即傅里叶导热定理，并在他的划时代名著—《热的解析理论》中通过严密的数学演绎奠定了现有热传导理论基础。从傅里叶导热定理出发,可以导出多维稳态和瞬态热传导方程[1]。由于对流换热的复杂性,人们更多的是采用实验的方法,其主要思路是利用N一S方程和能量方程,导出一些无量纲参数,利用大量的实验数据,拟合出无量纲数之间的准则关系式,并且根据相似理论,对相似理论进行推广使用来求解。Prandil观察到对流过程中在贴近壁面处有一蠕动的薄层,大胆提出了边界层理论,使得流体力学基本问题得到解决,对流换热的研究从而进人了理论化阶段。 热传递的三种基本方式 1 热传导 热传导的定义：热从物体温度较高的一部分沿着物体传到温度较低的部分的方式。 目前热传导是三种传热方式中研究得最为深刻和最理论化的一种[2]。热传 导是指热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象。 它是固体中热传递的主要方式，在不流动的液体或气体层中层层传递，在流动情况下往往与对流同时发生。热传导实质是由大量物质的分子热运动互相撞击，而使能量从物体的高温部分传至低温部分，或由高温物体传给低温物体的过程。在固体中，热传导的微观过程是：在温度高的部分，晶体中结点上的微粒振动动能较大。在低温部分，微粒振动动能较小。因微粒的振动互相联系，所以在晶体 同济大学2001年硕士研究生入学考试传热学考试试题A 一、问答题（共35分） 1、试比较自然对流换热、强制对流换热及沸腾换热系数的大小。（仅给出大小关系）（3分） 2、如图所示，为一半圆与一平面所组成的表面，温度保持在500℃，周围流体 的温度为300℃，对流换热系数h=1W/(m2℃)。已知D=100mm，L=300mm，试求此表面的散热量。（4分） 3、二维无热源稳态导热问题。网格划分如图所示，试导出图中节点2的节点方程。已知环境温度为t f，对流换热系数为h，材料A的导热系数为λA,材料B的导热系数为λB。（4分） 4、试写出大空间自然对流换热实验准则关联式的一般函数形式及式中各准则的定义式。（4分） 5、试说明珠状凝结比膜状凝结换热系数高的原因。（3分） 6、一圆筒外表面敷设热绝缘层，如果总的管外径小于临界绝缘直径，则与不敷设绝缘层的圆管相比，每米管长的散热量是否会降低？（3分） 7、简述气体辐射的特性。（限80字）（4分） 8、外掠平板时边界层的动量积分方程d/dx[∫0δ(u∞-u)udy]=νбu/бy|y=0,为了 求边界层厚度d，速度分布选用多项式u=a 0+a 1 y+a 2 y2+a 3 y3，试列出在确定系数 a 1,a 2 ,a 3 ,a 4 时所采用的边界条件。（4分） 9、如图所示为一无穷大平板，厚为2δ，初始温度t =const,从τ=0时刻起突将 其置于t f 的流体中，此处假设t f 传热学（五） 一．填空题（共20分，每题2分） 1．导热系数是由式n n t q ???-=λ定义的，式中符号q 表示沿n 方向的 ， n t ??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．Pr (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 。 换热器传热计算的两种方法是 。 二．单项选择题（共20分，每题2分） 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. Re (雷诺) B. Pr (普朗特) C. Nu (努谢尔特) D. Gr(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。 同济大学2005年硕士研究生入学考试传热学考试试题 一、基本概念题（每题5分，共40分） 1、写出Pr和Gr的定义并说明其含义和用途。 2、试说明大空间饱和沸腾曲线曲线各段的沸腾状态。定性解释q随△t变化的规 律。 3、解释名词：角系数。并说明角系数的性质。 4、具有辐射和吸收能力的气体，它们的发射率和吸收率受到哪些因素的影响？ 5、试分析比较蒸汽在竖直壁面上的膜状凝结换热过程与热空气在竖直壁面附近 被冷却作自由流动时的换热过程之间有何共同点？又有何区别？ 6、试分析在传热壁面上加肋，可到达哪些传热要求？ 7、简述玻璃温室保温的原理（限50-70字）。 8、在换热器热计算中，为什么要采用对数平均温差法，而不是采用算术平均温 差法？并简述采用对数平均温差法进行换热器校核计算的过程。 二、简答题（每题7分，共35分） 1、如图1所示，这是一个直径为d，长为1的圆棒状伸展体一维稳态导热过程 问题，试写出该伸展体向周围空气散热量Q(w)的微分和积分计算式，假定该伸展体温度分布用t=t(x)表示，材料导热系数为λ，换热系数为h，空气温度为t f. 2、如果管径、流速、和传热温差都相同，试判断下列各问题中的两种换热情况， 何者的对流换热系数最大？并解释原因 （1）空气在竖管内自下往上流动被加热和空气在竖管内自上往下流动被加热（2）油在竖管内自下往上流动被冷却和油在竖管内自上往下流动被冷却（3）水在竖管内自上往下流动被冷却和水在横管内被加热 （4）水在水平管内受迫流动被加热何和在弯管内受迫流动被加热 3、试述遮热板的遮热原理。 4、有均匀内热源的无限的平板稳定导热条件及温度分布如图2 所示。 (1)画出q1及q2的方向；（2）比较q1及q2的大小；（3）比较h1及h2的大小。 5、在某传热过程中，热量自高温流体一侧穿过壁面传递到另一侧的低温处。该 过程中壁面为平壁，而且是一维无内热源的。两侧的换热系数均为常数，低温侧的流体温度保持常数。如果高温侧的流体的温度作周期性变化，试分析传热量能否用如下的公式进行计算： Q=FK（t f1-t f2） K=(1/h1+δ/λ+1/h2) 其中：F为传热面积，K为传热系数，h1和h2为两侧的对流换热系数，δ和λ分别为平壁的厚度和导热系数，t f1和t f2为两侧的温度。 同济大学一九九五年硕士生入学考试试题 考试科目：工程热力学与传热学 一、工程热力学部分（50分） 1、问答题（20分） （1）理想气体的初、终态z间的关系式pyjT\=pyjT2是否适用于不可逆过程，为什 么？ （2）可你过程有什么特征？为什么我们可以不管过稈的详细经过，而只凭其初、终二态的相互关系就能决定它是否可逆？ （3）在外力场的作用下，以刚性封闭容器内的气体，在平衡态下的性质取决于什么？（4）在内燃机的两种循环（定容与定压）中，哪一种循环效率最高？在I-s图上标出并说明。 2、计算题（30分） （1 ）、0.1kg空气进行补课你绝热压缩，由p = OAMpa , T、= 3000K增加到p2 = 03Mpa。 不可逆绝热压缩消耗的功是可逆压缩所消耗的功的1.1倍,求不可逆绝热压缩终了时的温度及爛的变化。 （2）、空气流进一喷管，入口处Pl = 6bar, T, = 1200/C ,出口截面处背压P b = 15bar , 喷管效率为0.96,若出口截面积为6.45cm20 求：（“）出口流速和出口马赫数； （b）空气的质量流量。 二、传热学部分（50分） 1、问答题（20分） （1）短圆柱体在加热炉屮被加热时，其最高温度和最低温度各在何处？可采用什么方法来确定这些地点的温度。 （2）试说明黑体、灰体和实际物体（固体）的辐射特性和吸收特性的异同。 （3）试绘岀顺流时，冷热流体沿换热面温度变化的曲线： （a）?C] > m2c2; （b）m A c} < m2c2; （C）“C] = oo; （d）/n2c2 = oo o （4）试就管内层流恒壁温工况，讨论在热充分发展段内，局部对流换热系数沿管长的变化情况，并分析其原因。 一、是非题 1. 傅里叶定律既适应于稳态导热，也适用于非稳态导热。 对 2. 空间某一点处温度沿空间的最大变化率称为温度梯度。 错 3. n t t grad ???-=-=λλ)(所表示的傅里叶定律只适用于各向同性物体的导热，而不适用于各向异性物体的导热。对 4. 工程上经常将材料导热系数随温度的变化关系表示成线性函数()bt +=10λλ，式中λ0 是0℃时材料的导热系数。错 5. 无内热源物体的稳态导热方程可表示成0222222=??+??+??z t y t x t ，方程中不涉及材料的导热系数，所以稳态导热时材料的导热系数大小不影响材料中稳态温度分布和导热量的大 小。错 6. 虽然导热微分方程p c q z t y t x t a t ρτ. 222222+???? ????+??+??=??中不涉及导热系数λ，但非稳态导热时物体内的温度分布状况仍与材料的导热系数大小有关。对 7. 常物性一维稳态导热问题，如给定两个边界条件，则问题就有确定解。错 8. 炉墙平壁用两层保温材料保温，两种材料的导热系数为λ1和λ2（λ1>λ2）。若将λ2的材料 放在炉墙内侧，则保温效果要好一些。错 9. 热力管道外用两层保温材料保温，两种材料的导热系数为λ1和λ2（λ1>λ2），厚度为δ1 和δ2。若将λ2的材料放在炉墙内侧，则保温效果要好一些。对 10. 温度计放置在测温套管内，管内放少许机油，以测量管道中流体的温度。为了控制测量 误差，作如下传热分析。热量按以下传递路线传给温度计：流体→测温套管外表面→测 温套管内表面→机油→温度计感温部分→周围环境。错 11. 一面绝热的无限大平壁被流体加热（或冷却）过程中，与流体接触表面处平壁的 x t ??最大。对 12. 第三类边界条件下非稳态导热的诺谟图（或称海斯勒图）也可适用于第一类边界条件下 形状和其他条件相同的导热问题。对 13. 由牛顿冷却公式t hF Q ?=可知，换热量Q 与换热温差Δt 成正比。错 14. 一般地讲，对于同一种流体，自然对流时的对流换热系数要小于强制对流换热系数。对 15. 管内强制对流换热时，流速增加，对流换热系数就会增加。对 16. 同一流体，有相变时的对流换热系数比无相变时的对流换热系数要大得多。对 17. 在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。错 传热学上机作业 第七题 程序如下： #include else if(0<=i&&i<=c&&j==d) a[i][j]=50; else if(2<=i&&i<=(c-2)&&j==2) a[i][j]=450; else if(2==i&&2<=j&&j<=(d-2)) a[i][j]=450; else if(j==(d-2)&&2<=i&&i<=(c-2)) a[i][j]=450; else if(2<=j&&j<=(d-2)&&i==(c-2)) a[i][j]=450; else if(3<=j&&j<=(d-3)&&3<=i&&i<=(c-3)) a[i][j]=0; else a[i][j]=(a[i][j+1]+a[i][j-1]+a[i-1][j]+a[i+1][j])/4.0; } } X=0.0; for(i=0;i<=c;i++) { for(j=0;j<=d;j++) { EPS=fabs(b[i][j]-a[i][j]); if(EPS>X) X=EPS; } } if(m>100) break; } if(m>100) { printf("不收敛"); } else { printf("\n收敛\n\n循环次数:%d\n\n",m); for(i=0;i<10;i++) { for(j=0;j<10;j++) { if(a[i][j]==0) printf(" "); else printf("%7.2lf",a[i][j]); } 一、是非题 1.傅里叶定律既适应于稳态导热，也适用于非稳态导热。对 2.空间某一点处温度沿空间的最大变化率称为温度梯度。错 3.q=?λgrad t=?λet en n所表示的傅里叶定律只适用于各向同性物体的导热，而不适用于各向异性物体的导热。对 4.工程上经常将材料导热系数随温度的变化关系表示成线性函数λ=λ01+bt，式中λ0是0℃时材料的导热系数。错 5.无内热源物体的稳态导热方程可表示成e2t e2x +e2t e2y +e2t e2z =0,方程中不涉及材料的导 热系数，所以稳态导热时材料的导热系数大小不影响材料中稳态温度分布和导热量的大小。错 6.虽然导热微分方程e τ =ae2t e2x +e2t e2y +e2t e2z +q ρc p 方程中不涉及材料的导热系数λ，所以 稳态导热时材料的导热系数大小不影响材料中稳态温度分布和导热量的大小。错 7. 常物性一维稳态导热问题，如给定两个边界条件，则问题就有确定解。错 8. 炉墙平壁用两层保温材料保温，两种材料的导热系数为λ1和λ2（λ1>λ2）。若将λ2的材料放在炉墙内侧，则保温效果要好一些。错 9. 热力管道外用两层保温材料保温，两种材料的导热系数为λ1和λ2（λ1>λ2），厚度为δ1和δ2。若将λ2的材料放在炉墙内侧，则保温效果要好一些。对 10. 温度计放置在测温套管内，管内放少许机油，以测量管道中流体的温度。为了控制测量误差，作如下传热分析。热量按以下传递路线传给温度计：流体→测温套管外表面→测温套管内表面→机油→温度计感温部分→周围环境。错 11. 一面绝热的无限大平壁被流体加热（或冷却）过程中，与流体接触表面处平壁的et ex 最大。对 12.一面绝热的无限大平壁被流体加热（或冷却）过程中，与流体接触表面处平壁的xt最大。对 13.由牛顿冷却公式thFQ 可知，换热量Q与换热温差t成正比。错 14.一般地讲，对于同一种流体，自然对流时的对流换热系数要小于强制对流换热系数。对 15.管内强制对流换热时，流速增加，对流换热系数就会增加。对 16.同一流体，有相变时的对流换热系数比无相变时的对流换热系数要大得多。对 17.在相同的流动和换热壁面条件下，导热系数较大的流体，对流换热系数就较小。错 18.从本质上讲，对流换热是由贴附在换热面上的一层流体通过导热的方式将热量传到流体中去，或由流体传至换热表面。所以，对流换热就是一种导热，而与流体的运动状况无关。错 19.研究流体运动时热量传递过程的能量微分方程是牛顿力学第二定律应用于流体微团儿 导出的。错 20.研究流体运动规律的动量微分方程是牛顿力学第二定律应用于流体微团儿导出的。对 21.在锅炉换热的模型试验中，可以用空气代替烟气，以便简化试验过程，减少试验费用。对 22.由对流换热微分方程 x=? λ t w?t f x et x en w 可知，在壁面温度t w和流体温度t f一 2013年同济大学硕士研究生入学考试试卷 命题单位（ 030 ）科目代码 815 科目名称传热学满分分值 150 要求：1答题一律做在答题纸上，做在本试卷上无效。 2 考试时间为 180 分钟。 3 本试卷不可带出考场，违反者作零分处理。 一、简答题。（10*8） 1.热电偶测温小球置于液体中，定性分析并画出表示测温小球温度变化并讨论 测温误差。（设初始温度为t0,测温小球半径R，比热C p,密度ρ，对流换热系数h） 2.集总参数法的使用条件是什么？说法中毕渥数Bi及傅里叶数F o的特征长度 不同于一维瞬态导热分析解中的Bi及F o,请填写下表。 一维瞬态导热分析解中特征长度集总参数法中特征长度 无限大平壁 （平面厚度2δ） δδ 无限长圆柱 （横截面半径R）R R 2 圆球 （半径为R）R R 3 3.在管内层流充分发展换热恒热流或定壁温过程中，为何对流换热系数h与P- 没有关系？在入口的情况又如何？ r 4.某室外表面接受太阳辐射性能不佳，在改涂颜色后辐射换热性能大大提高， 说说表面放在室内时，不同色彩对辐射换热有何影响？ 5.已知可见光的波长范围为0.38～0.76μm,部分黑体辐射函数如下表。白炽 灯中的钨丝发光的温度均为2800K，试通过计算定量分析采用白炽灯照明浪费光能的数量。 λT(μm.K)F(0～λT) 10000.0003 12000.0021 20000.0667 22000.1009 6.在管壳式逆流换热器中，如果热流体由饱和状态放热到过冷态，冷流体由过 冷态被加热到饱和态。试画出换热过程温度变化图线，并导出该过程的对数平均温差的计算公式。 7.某蒸汽管道上需要加装一根测温套管，可供选用的套管材料外径均为10mm, δ有1mm和2mm二种，长度有120mm和140mm两种的铜管、铝管和钢管。 试问选用哪一种规格套管所引起的测温误差最小，为什么？ 8.在管外自由对流换热实验中采用管内稳态电加热的测试方法测量管外表面自 由对流换热系数h。试分析测量h过程中所需要测量的参数与存在的影响因素？ 实验教学资料 V3.0 类 别 内 容 关键词 实验教学管理、实验项目 摘 要 本文为实验项目的相关教学资料 教学组长 蔡炜 中心主任 臧建彬 课程编号：042100 实验教学资料 传热学 修订历史 文档版本时间撰写人备注实验项目教学资料V1.0 2013.07.10 第一次整理完成实验项目教学资料V2.0 2013.12.25 第二次整理完成实验项目教学资料V3.0 2014.02.25 第三次整理完成 实验教学资料管理 管理内容&目标 ●教学大纲、实验指导书 附后 ●实验安全控制 本系列实验执行实验中心2级安全防护措施 ●实验设备管理 实验设备由本实验项目的实验教师进行维护、保养 ●实验发展规划 实验设备部分老化和陈旧，可以尝试更新和改善配套实验系统。可尝试为机械相关专业开设相关实验课程 管理人员组织 总控 监控 执行 管理方法 监控 执行 实验教学资料V3.0 实验教学资料V3.0 实验教学资料 V3.0 《传热学》课程教学实验大纲 课程编号：042100 学分：4 总学时：68 实验学时：10 大纲执笔人：刘叶弟 大纲审核人：张恩泽 一、课程性质与目的 课程性质：专业基础(C1)。 课程实验教学是本课程必须的教学环节。以实验教学为本，要求学生掌握本课程实验的基本技能。完成课程实验的实验项目。 二、课程面向专业 建筑环境与设备工程专业。 三、实验基本要求 了解各种传热学实验装置的基本原理和构造、掌握传热学中常用的测试仪器仪表的应用、对实验数据能正确地计算和处理。 四、实验或上机基本内容 实验基本内容：传热学实验的基本原理和方法、常用的测试仪器仪表的应用、数据处理方法。 五、实验内容和主要仪器设备与器材配置 序号 实验项目 内容提要 实验类别 每组人 数 实 验学 时 主要设备与器材 设备复套数 主要消耗材料 所在实验室 验 证 综 合 设 计 0005010200010 圆球法测定材料导热系数 在稳定传热情况下，利用圆 球模型测定颗粒状材料的导热系数，并用图解法确定导热系数与温度间的关系。 √ 6 2 圆球导热模型，测温仪 表，电源，计算机数据采集系统。 2 热电阻 能源工程实验中心 0005010200020 平板绕流换热系数的测定 利用空气横掠平板时的换 热现象，测量有关的热工参数和电气参数，计算相应的准则数。 √ 6 2 平板绕流换 热实验装置、电位差计、倾斜式压力计、稳压电源 2 热电耦 橡皮管 温度计等 能源工程实验中心 同济大学2005年硕士研究生入学考试试题 一、基本概念题（每题5分，共40分） 1.写出Pr和Gr的定义并说明其含义和用途。 2.试说明大空间饱和沸腾曲线各段的沸腾状态，定性解释q随△t变化的规律。 3.解释名词：角系数，并说明角系数的性质。 4.具有辐射和吸收能力的气体，它们的发射率和吸收率受到哪些因素的影响？ 5.试分析比较蒸汽在竖直壁面上的膜状凝结换热过程与热空气在竖直壁面附近被冷却作自由流动时的换热过程之间有何共同点？又有何区别？ 6.试分析在传热壁面上加肋，可达到哪些传热要求？ 7.简述玻璃温室保温的原理（限50-70字）。 8.在换热器热计算中，为什么要采用对数平均温差发，而不采用算术平均温差法？并简述采用对数平均温差法进行换热器校核计算的过程。 二、简答题（每题7分，共35分） 1.如图1所示，这是一个直径为d，长为1的圆棒状伸展体一维稳态导热问题，试写出该伸展体向周围空气散热量Q（w）的微分和积分计算式，假定该伸展体温度分布用t=t(x)表示，材料导热系数为λ，换热系数为α，空气温度为t f 。 2.如果管径、流速和传热温差都相同，试判断下列各问题中的两种换热情况，何者的对流换热系数大？并解释原因： ⑴空气在竖管内自下往上流动被加热和空气在竖管内自上往下流动被加热； ⑵油在竖管内自下往上流动被冷却和油在竖管内自上往下流动被冷却； ⑶水在竖管内自上往下流动被冷却和水在横管内被加热； ⑷水在水平直管内受迫流动被加热和在弯管内受迫流动被加热。 3.试述遮热板的遮热原理。 4.有均匀内热源的无限的平板稳定导热条件及温度分布如图2所示，⑴画出q1及q2的方向； ⑵比较q1及q2的大小；⑶比较α1及α2的大小。 5.在某传热过程中，热量自高温流体一侧穿过壁面传递到另一侧的低温流体处。该过程中壁面为平壁，而且是一维无内热源的。两侧的换热系数均为常数，低温侧的流体温度保持常数。如果高温侧的流体的温度做周期性变化，试分析传热量能否采用如下的公式进行计算： Q=FK(t f1-t f2) K=(1/α1+δ/λ+1/α2) 其中：F为传热面积，K为传热系数，α1和α2为两侧的对流换热系数，δ和λ分别为平壁的厚度和导热系数，t f1和t f2为两侧流体的温度。 三、计算题（每题15分，共75分） 1.薄壁球空腔内表面F2包围着另一球体表面F1，组成了封闭空间。已知两表面发射率分别为ε1=ε2=0.8，直径d1=0.125m，d2=0.5m,表面F1的温度为t1=427℃,表面F2的外侧空气温度为t f=37℃。设表面F2的外侧对流换热量为同侧的辐射换热量的5倍。试计算表面F1和表面F2之间的辐射换热量。（不计封闭空间的对流换热及薄壁球的导热热阻） 2.水以2.5m/s的速度，在内径为20mm、长度为3m的管内流动，进口处水温为20℃，管壁温度保持40℃，试确定出口处的水温。 水在定性温度t=25℃时的物性参数： λ=0.609w/(m.k) Cp=4.178kJ/(kg.k) ρ=997kg/m3 v=0.906×10-6m2/s μf=903×10-6kg/(m.s) Pr f=6.22 μw=653.3×10-6kg/(m.s) Prw=6.22 管内受迫对流准则关联式： Re f=104～1.2×105 Nu f=0.023 Re f0.8 Pr f0.4 Re f<2200 Nu f=1.86[ Re f Pr f (d/L)](1/3) (μf/μw)0.14 同济大学1996年硕士研究生入学考试传热学试题 一、问答题（20分） 1、短圆柱体在加热炉中被加热时，其最高温度和最低温度各在何处？可采用什 么方法来确定这些地点的温度。 2、试说明黑体、灰体和实际物体（固体）的辐射特性和吸收特性的异同。 3、试绘出顺流时，冷、热流体沿换热面温度变化的曲线： （a）m1c1＞m2c2 （b）m1c1＜m2c2 （c）m1c1为∞ （d）m1c1为∞ 4、试就管内层流和恒壁温工况，讨论在热充分发展阶段内，局部对流换热系数 沿管内的变化情况，并分析原因。 二、计算题（30分） 1、以水平蒸汽管外包有保温材料，保温材料的表面温度30℃，外直径为200mm 远离蒸汽管的环境温度为10℃，保温材料和周围环境之间辐射换热系数εn=4.54W/(m2.k)，试计算每m管长散失热量为多少？ 已知：定性温度t n=20℃时的空气物性参数：λ=2.83×10-2W/(m.k) ν=17.95×10-6m2/s Pr=0.698 横管自由对流换热准则方程：Nu=0.53(Gr.Pr)1/4 2、160℃的油在薄壁套管式换热器中冷却到60 ℃，25℃的水作冷凝剂。油和水的流量均为2kg/s，内管直径为0.5m. 套管换热器的传热系数K=250W/m2.k；油的比热容c1=2.26kJ/kg.k,水的比热容c2=4.174 kJ/kg.k. 问到达油所要的求的冷却温度所需的长度是多少？此换热器应如何布置才是？ 同济大学1997年硕士研究生入学考试传热学试题 一、概念题（20分） 1、一大平壁两侧表面温度分别为t1和t2，且t1>t2。试问在下列的稳态导热情况 下，平壁内的温度分布曲线的形状是怎样的？ ①平壁材料的导热系数为常数； ②平壁材料的导热系数随温度升高而增大； ③平壁材料的导热系数为常数，但平壁内有内热源。 2、管内流动到达充分发展阶段的特征是什么？达到热充分发展的特征是什么？ 3、请说明遮热板的遮热原理。 4、传热单元数NTU的定义式及其物理意义是什么？ 同济大学2000年硕士研究生入学考试传热学考试试题A 一、概念题（每题5分，共40分） 1、一个常物性、无内热源、厚度为L的平壁，初始温度为t1，突然在x=L处的 表面，受到温度为t f的流体加热，对流换热系数为h，而在边界x=0处则完全被绝热。（1）试在t-x坐标图上，定性画出下述情况下的温度分布：初始状况（τ<0）、稳态状况（τ-∞）和两个中间过度时刻状况；（2）试在q-τ坐标图上的，定型画出x=0处q(0,τ)和x-L处q(L,τ)如何随时间变化的。 2、设平壁材料的导热系数按λ=λ0（1+bt）变化。试写出此条件下的导热微分 方程，并分析在b>0,b<0和b=0三种情况下，平壁内稳态无内热源导热时的温度分布，绘出相应的温度分布曲线。 3、如果管径、流速、和传热温差都相同，试判断下列各问题中的两种换热情况， 何者的对流换热系数最大？并解释原因 （1）空气在竖管内自下往上流动被加热和空气在竖管内自上往下流动被加热（2）油在竖管内自下往上流动被冷却和油在竖管内自上往下流动被冷却（3）水在竖管内自上往下流动被冷却和水在横管内被加热 （4）水在水平管内受迫流动被加热何和在弯管内受迫流动被加热 4、试分析比较蒸汽在竖壁上的膜状凝结换热过程与空气在竖壁面附近被冷却作 自由运动时的换热过程之间有何共同特点？又有何区别？ 5、试述遮热板的遮热原理。 6、一如图所示横断面为矩形凹槽，槽宽为W，槽深为H，槽长（垂直于纸面方向） 可视为无限长，凹槽内各表面A 1，A 2 ，和A 3 均为漫射面。试求： （1）凹槽内各表面对槽内环境的辐射角系数 （2）表面A 1对表面A 2 的辐射角系数 7、对于（mc） 1>(mc) 2 , （mc） 1 <(mc) 2 和（mc） 1 =(mc) 2 三种情况，试画出顺流和 逆流时，冷、热流体沿流动方向变化曲线（注意曲线的凹向与（mc）的相对大小关系）。 8、试分析在传热壁面上加肋，可达到哪些换热要求？ 二、计算题（每题15分，共60分） 1、为了测量大气压下水沸腾时的换热系数，将一根长为150mm、直径为12mm的 不锈钢棒放入水中通电加热，该不锈钢棒的电阻率为82×10-8（Ω,m）,导热系数为15W/(mK),当不锈钢棒通过775A电流时，用热电偶测得棒体中心温度为136.2℃，如果不计棒端头的热损失，试求水沸腾时的换热系数.（提示： 半径为r 0的无限长圆柱体的温度分布为t=t w +q w /4λ.(r 2-r2)) 2、水以2.5m/s的速度，在内径为20mm、长度为3m的管内流动，进口处水温为 20℃，管壁温度保持在40℃，试确定出口处的水温。 水在定性温度t=25℃时的物性参数： λ=0.609W/（m.k） c p =4.178kJ/(kg.k) ρ=997kg/m3 ν=0.906×10-6m2/s μ f =903×10-6kg/(m.s) Pr f =6.22 μw=653.3×10-6kg/(m.s) Pr w=4.31 管内受迫对流准则关联式： Re=104～1.2×106 Nu= Re<2200 Nu=1.86[Re f Pr f (d/f)](1/3)( μ f /μ w )0.14同济大学传热学真题A
同济大学传热学试卷题库
同济大学传热学题库共6套含答案
传热学
同济大学传热学真题 2001A
同济大学传热学题库共6套含答案
同济大学传热学真题 2005
同济大学暖通专业硕士生入学考试试题.doc
同济大学传热学试卷题库
同济大学传热学上机作业
同济大学传热学试卷题库
2013年同济大学815传热学考研试题
同济大学传热学实验报告剖析
同济大学硕士研究生入学统一考试03-06年传热学真题
同济大学传热学真题 96-97
同济大学传热学真题 2000A
相关主题
文本预览