传热学考研上海工程技术大学杨世铭《传热学》考研真题
- 格式:doc
- 大小:175.00 KB
- 文档页数:9
传热学考研真题题库传热学是热力学的一个重要分支,研究物体中热量的传递方式和传递规律。
考研是研究生入学考试的简称,是研究生招生的主要方式之一。
传热学考研真题题库是指传热学考研时所出现的具有代表性的题目的集合。
本文将为大家呈现一些传热学考研真题,以便大家更好地备战考试。
一、选择题1. 在传热学中,下面哪种方式不属于传热途径?A. 热传导B. 热辐射C. 热对流D. 热膨胀2. 下列哪个参数是描述物体的导热性能的指标?A. 热容量B. 导热系数C. 热传导率D. 热膨胀系数3. 热对流是传热的一种方式,下面哪个因素对热对流影响最大?A. 距离B. 表面积C. 温度差D. 导热系数二、填空题1. 热传导方程是传热学最基本的方程,其数学表示形式为___________。
2. 热辐射是指物体通过 ___________ 辐射热量。
3. 热对流过程中,流体的流动性质主要受到 ___________ 的调制。
三、计算题1. 一块热传导系数为0.25 W/(m·K)的材料,热导率为40 W/m^2。
某短笔杆的两端,温度分别为80℃和20℃,该笔杆的长度为2 m。
求短笔杆的导热率。
2. 一块正方形铜板,边长为0.1 m,其一侧面热流率为100 W/m^2,在该侧面另一侧面的温度为120℃。
求该铜板的导热系数。
四、分析题传热学是工程热力学的重要内容之一,广泛应用于工程实践中。
请结合实际应用,分析传热学在以下哪个方面具有重要意义,为什么?1. 建筑保温材料的研发和应用;2. 空调和供暖系统的设计和优化;3. 热能转化设备的热效率提升。
以上就是传热学考研真题题库的部分内容,希望对大家备战考试有所帮助。
考研是一个全面考察学生综合能力的过程,除了掌握必备的理论知识外,还应注重对应用能力的培养,因为传热学的应用十分广泛。
加油!。
传热学复习题及其答案(Ⅰ部分)一、 概念题1、试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?以暖气片管内走热水为例。
答:有以下换热环节及传热方式:(1) 由热水到暖气片管道内壁,热传递方式为强制对流换热;(2) 由暖气片管道内壁到外壁,热传递方式为固体导热;(3) 由暖气片管道外壁到室内空气,热传递方式有自然对流换热和辐射换热。
2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程,各个环节有哪些热量传递方式?答:有以下换热环节及传热方式:(1) 室内空气到墙体内壁,热传递方式为自然对流换热和辐射换热;(2) 墙的内壁到外壁,热传递方式为固体导热;(3) 墙的外壁到室外空气,热传递方式有对流换热和辐射换热。
3、何谓非稳态导热的正规阶段?写出其主要特点。
答:物体在加热或冷却过程中,物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律,物体初始温度分布的影响逐渐消失,这个阶段称为非稳态导热的正规阶段。
4、分别写出N u 、R e 、P r 、B i 数的表达式,并说明其物理意义。
答:(1)努塞尔(Nusselt)数,λlh Nu =,它表示表面上无量纲温度梯度的大小。
(2)雷诺(Reynolds)数,νl u ∞=Re ,它表示惯性力和粘性力的相对大小。
(3)普朗特数,a ν=Pr ,它表示动量扩散厚度和能量扩散厚度的相对大小。
(4)毕渥数,λlh B i =,它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。
5、竖壁倾斜后其凝结换热表面传热系数是增加还是减小?为什么?。
答:竖壁倾斜后,使液膜顺壁面流动的力不再是重力而是重力的一部分,液膜流1/423l l x l s w gr h 4(t t )x ρλη⎡⎤=⎢⎥-⎣⎦动变慢,从而热阻增加,表面传热系数减小。
另外,从表面传热系数公式知,公式中的g 亦要换成θsin g ,从而h 减小。
6、按照导热机理,水的气、液、固三种状态中那种状态的导热系数最大?答:根据导热机理可知,固体导热系数大于液体导热系数;液体导热系数大于气体导热系数。
传热学习题集第一章思考题1. 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。
答:导热和对流的区别在于:物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象,称为导热;对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。
联系是:在发生对流换热的同时必然伴生有导热。
导热、对流这两种热量传递方式,只有在物质存在的条件下才能实现,而辐射可以在真空中传播,辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。
2. 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩-玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。
试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。
答:① 傅立叶定律:dx dt q λ-=,其中,q -热流密度;λ-导热系数;dx dt -沿x 方向的温度变化率,“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
② 牛顿冷却公式:)(f w t t h q -=,其中,q -热流密度;h -表面传热系数;w t -固体表面温度;f t -流体的温度。
③ 斯忒藩-玻耳兹曼定律:4T q σ=,其中,q -热流密度;σ-斯忒藩-玻耳兹曼常数;T -辐射物体的热力学温度。
3. 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么?哪些是物性参数,哪些与过程有关?答:① 导热系数的单位是:W/(m.K);② 表面传热系数的单位是:W/(m 2.K);③ 传热系数的单位是:W/(m 2.K)。
这三个参数中,只有导热系数是物性参数,其它均与过程有关。
4. 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时,冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算(过程是稳态的),但本章中又引入了传热方程式,并说它是“换热器热工计算的基本公式”。
试分析引入传热方程式的工程实用意义。
答:因为在许多工业换热设备中,进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧,是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。
5. 用铝制的水壶烧开水时,尽管炉火很旺,但水壶仍然安然无恙。
《传热学》考试考研真题库汇总-考研精品资料《传热学》考试试题库汇总第一章概论壱、名词解释1.热流量:单位时间内所传递的热量2.热流密度:单位传热面上的热流量3.导热:当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时,在物体各部分之间不发生相对位移的情况下,物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量,这种现象被称为热传导,简称导热。
4.对流传热:流体流过固体壁时的热传递过程,就是热对流和导热联合用的热量传递过程,称为表面对流传热,简称对流传热。
5.辐射传热:物体不断向周围空间发出热辐射能,并被周围物体吸收。
同时,物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。
这样,物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递,称为表面辐射传热,简称辐射传热。
6.总传热过程:热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,称为总传热过程,简称传热过程。
7.对流传热系数:单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量,单位为W/(m2·K)。
对流传热系数表示对流传热能力的大小。
8.辐射传热系数:单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量,单位为W/(m2·K)。
辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。
9.复合传热系数:单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量,单位为W/(m2·K)。
复合传热系数表示复合传热能力的大小。
10.总传热系数:总传热过程中热量传递能力的大小。
数值上表示传热温差为1K时,单位传热面积在单位时间内的传热量。
弐、填空题1.热量传递的三种基本方式为、、。
(热传导、热对流、热辐射)2.热流量是指,单位是。
热流密度是指,单位是。
(单位时间内所传递的热量,W,单位传热面上的热流量,W/m2)3.总传热过程是指,它的强烈程度用来衡量。
(热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,总传热系数) 4.总传热系数是指,单位是。
传热学考研题库及答案解析传热学是研究热量传递规律的科学,它在工程领域中有着广泛的应用。
考研题库及答案解析可以帮助学生更好地掌握传热学的基本概念、原理和计算方法。
以下是一些典型的传热学考研题目及答案解析:# 题目一:稳态导热问题题目描述:一个长方体物体,其尺寸为Lx=0.2m,Ly=0.1m,Lz=0.5m,初始温度为T0=20°C。
若物体的一侧表面(x=0面)被加热至T1=100°C,而其他五个面绝热,求经过时间t后物体内部某点P(x,y,z)的温度。
答案解析:此问题可以通过求解一维稳态导热方程来解决。
一维稳态导热方程为:\[ \frac{d^2T}{dx^2} = 0 \]由于其他五个面绝热,导热只在x方向发生,因此温度T只与x有关。
根据边界条件,我们有:\[ T(x=0) = T_1 \]\[ \frac{dT}{dx}(x=Lx) = 0 \]利用傅里叶定律,温度分布可以表示为:\[ T(x) = T_1 + (T_0 - T_1) \left(1 - \frac{x}{Lx}\right) \]所以,点P(x,y,z)的温度为:\[ T(x,y,z) = T_1 + (T_0 - T_1) \left(1 - \frac{x}{Lx}\right) \]# 题目二:非稳态导热问题题目描述:一个无限大平板,初始温度为T0=20°C。
在t=0时刻,平板的一侧表面被加热至T1=100°C,求经过时间t后,距离加热面x处的温度。
答案解析:这是一个典型的非稳态导热问题,可以使用傅里叶定律的非稳态形式来求解。
非稳态导热方程为:\[ \frac{\partial T}{\partial t} = \alpha \nabla^2 T \]其中,α是热扩散率。
对于无限大平板,问题可以简化为一维问题,即温度T只与x和t有关。
初始条件和边界条件分别为:\[ T(x,0) = T_0 \]\[ T(0,t) = T_1 \]利用分离变量法,可以得到温度分布的解为:\[ T(x,t) = T_0 + (T_1 - T_0)\text{erfc}\left(\frac{x}{2\sqrt{\alpha t}}\right) \]其中,erfc是互补误差函数。
传热学考研真题传热学是热力学的一个重要分支,研究物质中热量的传递与转换规律。
在考研中,传热学是一个重要的考点,考生需要熟练掌握传热学的基本概念、理论和计算方法。
本文将针对传热学考研真题,从基础概念、传热方式以及传热计算等方面进行探讨。
一、基础概念传热学中的基础概念主要包括传热、传热介质和传热过程等。
传热是指物质内部或不同物质之间由于温度差异引起的热量传递现象。
传热介质是指能够进行热量传递的物质,常见的传热介质有固体、液体和气体等。
传热过程包括传导、对流和辐射三种方式。
传导是指通过物质内部的能量传递,其传热方式取决于物质的导热性能和温度梯度。
对流是指通过流体内部的热量传递,受到流体的流动和温差的影响。
辐射是指通过电磁波的辐射传热,这种方式与物体表面的温度有关。
二、传热方式在传热学中,热量的传递方式主要分为传导、对流和辐射三种方式。
传导是指通过物质内部的分子振动和传递热量,其传热速率与物质的导热系数和温度梯度有关。
对流是指通过流体的流动将热量传递到物体表面或从物体表面带走热量。
对流传热受到流体的流速、流体性质和温度差的影响。
辐射是指物体表面的热量通过电磁波的辐射传递,它与物体的表面温度的四次方成正比。
三、传热计算在传热学中,传热计算是一个重要的环节。
传热计算通过传热方程和传热系数等参数,计算出物体的传热速率和温度分布。
常见的传热计算方法包括稳态传热计算和非稳态传热计算。
稳态传热计算是指物体内部的温度分布不随时间变化,通过建立热传导方程和边界条件,求解传热方程并得到温度分布和传热速率。
非稳态传热计算是指物体内部的温度分布随时间变化,在一定时间内求解传热方程并得到温度随时间的变化情况。
综上所述,传热学是考研中的一个重要科目,掌握传热学的基础概念、传热方式和传热计算方法对于考生来说至关重要。
希望考生能够通过系统学习和实践运用,提高在传热学考试中的得分。
传热学考研真题及答案考研是许多学子们追求高等教育的重要途径,为了帮助大家更好地备考,我为大家整理了一些传热学考研的真题及答案。
希望对大家有所帮助。
一、选择题1.在传热学中,以下哪个量是用来描述传热过程的强弱的?A. 传热系数B. 导热系数C. 热导率D. 热阻答案:A. 传热系数解析:传热系数是用来描述传热过程的强弱的,它反映了单位温差下通过单位面积传递的热流量。
2.以下哪个是传热学中常用的传热模式?A. 对流传热B. 辐射传热C. 导热传热D. 全是答案:D. 全是解析:传热学中常用的传热模式有对流传热、辐射传热和导热传热。
3.以下哪个不属于导热传热?A. 空气的对流换热B. 表面传热C. 固体内部传热D. 液体的传热答案:D. 液体的传热解析:导热传热是指通过固体或液体的直接分子间碰撞传递热量,不涉及流体的运动。
二、填空题1.热传导定律中,热流量与温度梯度之间的比例关系可以用以下公式表示:Q = kΔT,其中Q表示热流量,k表示导热系数,ΔT表示______________。
答案:温度梯度解析:温度梯度是指单位长度内温度的变化量,ΔT表示温度梯度。
2.导热系数是衡量物质导热性能的一个重要物理量,单位是______________。
答案:瓦特/米·开尔文解析:导热系数的单位是瓦特/米·开尔文,表示单位温差下通过单位厚度的物质传递的热量。
三、计算题1.在一维稳态传热过程中,导热传热可以用以下公式表示:Q =\frac{kA(T_1-T_2)}{L},其中Q表示热流量,k表示导热系数,A表示传热面积,T1和T2分别表示传热面的两侧温度,L表示传热距离。
若一个导热系数为0.5 W/(m·K)的物体,面积为0.2 m²,传热距离为0.1 m,两侧温度差为10 K,则传热过程中的热流量为多少?答案:Q = \frac{0.5 \times 0.2 \times 10}{0.1} = 1 W解析:将已知数据代入公式计算即可得出热流量。
传热学考研上海工程技术大学杨世铭《传热学》考研
真题
一、考研真题
第1章绪论
一、填空题
1-1 在热流给定的传热过程中,传热系数增加一倍,冷热流体间的温差是原来的______。
[浙江大学2006、2007研]
【答案】一半@~~
【解析】根据传热方程式,在热流一定的情况下,传热系数增加一倍,由于保持不变,所以冷热流体间的温差是原来的一半。
1-2 锅炉炉墙外墙与大气间的换热是______。
[浙江大学2006研]
【答案】对流换热@~~
1-3 已知一个换热过程的温压为100℃,热流量为10Kw,则其热阻为______。
[浙江大学2006研]
【答案】
【解析】设热阻为,则根据传热方程式可知。
把、
代入上式,可得热阻为:。
1-4 在一维稳态传热过程中,每一个换热环节的热阻分别为0.01K/W、5K/W、100K/W,则热阻为______的换热环节上采取强化传热措施效果最好。
[浙江大学2006研]
【答案】
【解析】热阻为的换热环节在总热阻中占主导地位,它具有改变总热阻的最大潜力。
因此,在热阻为的换热环节上采取强化传热措施效果最好。
1-5 自然对流换热是指______。
[浙江大学2000研]
【答案】
由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的流体各部分之间发生相对位移,冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
二、名词解释题
1-6 对流换热。
[东南大学2002研]
答:工程上,把流体流过一个物体表面时流体与物体表面间的热量传递过程称为对流换热。
1-7 传热系数。
[东南大学2002研]
答:传热系数在数值上等于冷、热流体间温差℃、传热面积时热流量的值。
它表征传热过程强烈程度。
三、综合题
1-8 对于室内安装的暖气设施,试说明从热水至室内空气的热量传递过程中,包含哪些传热环节?[华中科技大学2004研]
解:传热环节包括热水与暖气内壁面的对流换热和辐射换热、暖气内壁面与外壁面之间的导热、外壁面与室内空气的对流换热和辐射换热。
1-9 图1-1所示为一半圆与一平面所组成的表面,温度保持在500℃,周围流体的问题为300℃,对流换热系数h=1W/(m2·K),已知D=100mm,L=300mm,试求出此表面的散热量。
[上海交通大学2001研]
图1-1
解:根据对流传热的基本计算式,可知:
由此可以确定该表面的散热量为。
1-10 解释以下现象: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℃,但感觉却不同。
[东南大学2000研]
答:这是因为冬夏两季室外温度不同,在对流传热的作用下,导致冬夏两季墙壁的温度是不同的。
考虑辐射换热,人体与墙壁之间进行辐射换热。
由于冬天的壁温较低,所以冬天人体与墙壁之间的辐射换热量更大。
所以尽管冬夏两季室内都是℃,但人的感觉是不一样的。
1-11 解释以下现象:同样是-6℃的气温,在南京比在北京感觉要冷一些。
[东南大学2000研]
解:本问题可以通过简单的热传导模型,根据热传导公式:
由于南京的空气湿度大于北京,而湿空气的比热大于干空气,由上式可知,相同质量的空气,南京的湿空气吸收的热量大于北京的干空气。
所以同样的温度,在南京比在北京感觉要冷。
1-12 在某产品的制造过程中,厚度为2.0mm基板上紧贴一层厚为0.1mm的透明薄膜,薄膜表面上有一股冷气流流过,其温度为10℃,对流换热系数为50W/(m2·k),同时有辐射能透过薄膜投射到薄膜与基板的结合面上,基板的另一面维持在30℃,生产工艺要求薄膜与基板的结合面的温度应为60℃,试确定辐射热流密度q应为多大?(已知薄膜导热系数为0.02W/(m·k),基板的导热系数为0.06W/(m·k)。
投射到结合面上的辐射热流全部被结合面吸收,薄膜对60℃的热辐射不透明,而对投入辐射是完全透明的。
)[浙江大学2001研] 解:分析结合面,可知存在如下传热过程:热辐射;通过透明薄膜的热传导,薄膜与冷气流之间的对流传热;经过基板的热传导。
传热过程示意图图1-2所示。
图1-2
对上述传热过程进行热阻分析:
薄膜的导热热阻为:
冷气流换热热阻:
基板的导热热阻:
根据能量守恒可得辐射热流密度为:
1-13 “对流换热”是否是基本的传热方式,它与“热对流”有何本质上的区别?解释这两种现象并作比较。
[重庆大学2005研]
答:对流换热不是基本的传热方式。
它是流体与相互接触的固体表面之间的热能传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果;而热对流是由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热能传递现象,热对流只发生在流体之中,并伴随有微观粒子热运动而产生的导热。
1-14 流体与表面对流换热时,热量是如何传递的?[西北工业大学2001研] 解:在对流换热过程中,热量的传递是靠分子运动产生的“导热”和流体微团之间形成的“对流”这两种作用来完成的。
因而流体与表面的对流换热是热传导和热对流综合作用的结果。
1-15 热阻的定义是什么?给出三种传热模式热阻的表达式。
[中国科学院2009研]
解:热阻的定义为温度差与传热功率的比值。
平壁的导热热阻:。
对流换热热阻:。
辐射换热热阻:。
1-16 写出牛顿冷却定律在外部流动、内部流动以及沸腾过程中的形式,并指出各温度的物理意义。
[中国科学院2008研]
解:牛顿冷却定律在外部流动、内部流动以及沸腾过程的表达式分别为:
,,
其中,为固体壁面表面温度,为流体温度,为流体在管道横截面上的平均温度,为相应压力下液体的饱和温度。
1-17 一扇玻璃窗的宽和高分别为W=1m和H=2m,厚为5mm,导热系数k g=1.4W/m·K。
如果在一个寒冷的冬天,玻璃的内外表面温度分别为15℃和﹣20℃,通过窗户的热损速率是多少?为减少通过传呼的热损,习惯上采用双层玻璃结构,其中相邻的玻璃由空气间隙隔开。
如果间隙厚为10mm,且与空气接触的玻璃表面的温度分别为10℃和﹣15℃,通过一个1m×2m的窗户的热损速率是多少?空气的导热系数为k a=0.024 W/m·K。
[中国科学院2008研] 解:利用热阻分析法。
先考虑单层玻璃结构的情形,单层玻璃的导热面积热阻为:
根据传热基本方程式,可得通过窗户的热损速率为:
再考虑单层玻璃结构的情形,单层玻璃的导热面积热阻为:
根据传热基本方程式,可得通过窗户的热损速率为:
1-18 有一个水冷器,其空气侧表面的对流换热系数h1=45W/(m2·k),传热壁面厚度为=1.55mm,导热系数=387W/(m2·k),水侧表面的对流换热
系数为h2=5000W/(m2·k)。
设传热壁可以看成无限大的平壁,试计算各个环节中单位面积的热阻以及空气到水的总传热系数。
你能否指出,为了强化这一传热过程,应该首先从哪个环节入手?[国防科技大学2005研]
解:三个环节的单位面积热阻的计算分别如下:
空气侧换热面积热阻:。
传热壁面面积热阻:。
水侧换热面积热阻:。
所以空气到水的总传热系数为:
由上面计算可知,空气侧、传热壁导热、水侧的面积热阻分别占总热阻的99.09%、0.02%、0.89%。
空气侧热阻占总热阻的主要地位,它具有改变总热阻的最大潜力。
所以,为了强化这一过程,应该从强化空气侧换热这一环节着手。
1-19 若冷热流体分别在一块大平板的两侧流过,试写出平板传热的总传热系数。
[国防科技大学2004研]
解:冷热流体分别在一块大平板的两侧流过,这个传热过程主要由下面三个环节组成:
(1)热量从高温流体以对流传热方式传给壁面;
(2)热量从一侧壁面以导热方式传到另一侧壁面;
(3)热量从低温流体侧壁面以对流传热方式传给低温流体。
设高、低温流体温度分别为、,高温流体侧壁面温度为,低温流体侧壁面温度为,高温流体侧对流传热系数为,低温流体侧对流传热系数为,大平板厚度为,平板材料导热系数为,如图1-3所示。
图1-3
对于高温侧对流传热,热流量表达式为:。
对于中间平壁导热,热流量表达式为:。
对于低温侧对流传热,热流量表达式为:。
整理上述三式,消去、,可得:。
所以,平板传热的总传热系数为:
1-20 无限大平壁的壁厚以及两侧表面的温度,均已知,材料的导热系数对温度的依变关系为,式中和均为常数值。
请导出平壁导热热流密度的计算式。
[国防科技大学2004研]
解:根据傅里叶定律,热流密度的表达式为:。
等式两边同乘,并且积分可得:。
把代入上式,可得:。
计算整理可得平壁导热热流密度的计算式为:。