北京航空航天大学2006－2007 学年第二学期期末《传热学》考试卷班级______________学号 _________姓名______________成绩 _________2007年7月10日班号 学号 姓名 成绩《 传 热 学 》期末考试卷注意事项：所有答案均写在答题纸上，答在试卷上无效。
题目：一、判断下列说法是否正确，正确的画“√”，错误的画“Ⅹ” （本题10分，每小题1分）1、由导热微分方程可知，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。
（）2、在其它条件不变时，肋片越高，肋效率越低，因此，增加肋片高度会使换热量下降。
（ ） 3、对流换热系数只与流体掠过固体壁面的速度有关。
（ ） 4、管内湍流换热，雷诺数越大，则对流换热系数也越大。
（ ） 5、 对于对流换热，如果流体的温度高于壁面温度，流体总是被冷却。
（ ）6、 对于重辐射表面（即绝热面），从辐射特性而言可当作黑体，而从吸收特性而言相当于白体。
（ ） 7、 黑体的温度越高，其单色辐射力最大值所对应的波长则越小。
（ ） 8、颜色对红外线的吸收几乎没有影响。
（ ）9、无论是计算圆管水平放置还是竖直放置的管外自然对流换热时，其定性尺度均为圆管的外径。
（ ） 10、传热过程的传热削弱总是通过减小两侧对流换热来实现的。
（ ）二、简单回答下列各题 （本题50分，第1～6题7分，第7题8分）1、对于一维无内热源无限大平板的稳态导热，平板左侧面绝热，右侧面温度为50℃，请问平板左侧面和中间截面的温度各为多少，为什么？2、厚度为、导热系数为、无内热源、初始温度均匀并为0t 的无限大平板，两侧面突然暴露在温度为∞t (0t t <∞)且与平板发生对流换热的流体中。
试在题2-2图所示的坐标系中定性画出当0→Bi 时不同时刻平壁内部和流体中的温度分布。
3、为什么用普朗特数Pr 可以定性地判断流体外掠平板时的速度边界层和温度边界层的相对厚度？4、如何将从实验室得到的实验结果应用于工程实际？5、简述温室效应是怎么回事？6、温度为T 的灰体，其有效辐射是否有可能大于同温度下的黑体辐射？7、在流速和物性参数不变时，为什么采用直径小的管子可以强化管内的换热（设管内流动状态均为湍流）？ 三、计算题(共40分，第1题10分，第2、3题各15分) 1、有一双层无限大墙壁由厚度为1δ和2δ两部分组成，中间紧密贴合，两者的导热系数1λ和2λ均为常数。
墙壁1有均匀内热源Φ&，左侧面绝热；墙壁2右侧面与温度为f t 的流体发生对流换热，对流换热系数为h 。
试求两墙接触面处及墙壁右侧面的温度。
2、温度为0.1mm 的电阻丝被置于空气流中，并与来流方向垂直。
来流温度为20℃，电阻丝的加热功率为17.8W/m 。
试确定使电阻丝稳定在40℃的空气流速。
所需的物性参数和公式如下t (℃)p C (J/(kg.℃)610⨯μ[kg/(m.s)])./([102C m W ο⨯λ)/(3m kg ρ20 1005 18.1 2.59 1.205 40100519.12.761.128空气外绕圆柱体的对流换热准则关系式为：n C NuRe =，其中C 和n 见下表Re C n0.4~4 0.891 0.33 4~40 0.821 0.385 40~40000.6150.466tx题2－2图计算题1 附图3、有两个同心球壳，半径分别为1R 和2R 。
球壳1外表面温度为1T ，发射率为1ε；球壳2内表面温度为2T ，发射率为2ε。
如果在两个同心球壳中插入半径为3R 、内、外表面黑度均为3ε的球壳并与球壳1和2同心，忽略球壳3的导热热阻和厚度。
（1）求当改变球壳3的半径3R 时，球壳1和2之间的辐射换热热流随3R 的变化关系，（2）为了减小两球壳间的辐射换热，你应该采取哪些措施？计算题3 附图《传热学》期末考试卷答案及评分标准：一、 判断下列说法是否正确，正确的画“√”，错误的画“Ⅹ” （本题10分，每小题1分）1.×2.×3. ×4.×5. ×6.√7. √8. √9.× 10.× 二、 简单回答下列各题 （本题50分，第1～6题7分，第7题8分） 1、答 均为50℃。
因为022=∂∂xt，积分得21C x C t +=。
利用两个边界条件： 0=x 时，1C xt=∂∂，得01=C δ=x 时，2C t =，得502=C所以 平板内的温度分布为50=t答题要点：答对均为50℃得3分。
原因说明正确得4分，其他情况酌情给分。
2、答答题要点：画对初始时刻、中间任意时刻平板内的温度分布为直线得3分，画对时间无限长为直线且等于∞t 得2分，其余画对再得2分。
普朗特数aν=Pr ，分子表征了流体由于分子运动而扩散动量的能力，这一能力越大，粘性的影响传递的越远，速度边界层越厚；分母则表征了热扩散的能力，因此，两者相比，基本上可以反映边界层的相对厚度。
答题要点：答对普朗特数的表达式得2分，答对分子所代表的意义得2分，答对分目所代表的意义得2分，答对两者相比可以反映边界层的相对厚度再得1分。
答的不理想可酌情给分。
4、答由相似第二定例可知，相似的两个物理现象具有完全相同的准则函数关系，由根据相似第一定理可知，两个相似的物理现象对应点上的同名准则数相等，所以，如果两个同类物理现象相似，则它们具有完全相一样的准则关系式，所以从实验室得到的实验结果完全可以应用于工程实际。
答题要点：答对相似第二定理得2分，答对相似第一定理得2分，答对具有完全一样的关系式再得3分，答的不理想可酌情给分。
5、答（1） 对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。
（2） 当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收； （3） 另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。
（4） 红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。
这就是温室效应。
答题要点：（1）～（3）答对各得2分，（4）答对得1分。
如果意思相近可酌情给分。
6、答 有可能。
因为有效辐射等于自身辐射与投入辐射的反射部分之和，反射部分越大，有效辐射也越大，因此，完全有可能某一温度下的物体其有效辐射大于同温度下的黑体辐射。
答题要点：答对有可能得3分，答对原因得4分。
其他情况可酌情给分。
因为除管径改变外，其他都不变根据管内对流换热关系式有：8.08.0Re ~⎪⎭⎫⎝⎛=μρud Nu8.0~⎪⎭⎫ ⎝⎛μρλud hd，即2.0~-d h 所以管径越小，对流换热系数越大。
答题要点：答对8.08.0Re ~⎪⎭⎫ ⎝⎛=μρud Nu 得4分；答对2.0~-d h 得4。
其他情况可酌情给分。
三、 计算题(共40分，第1题10分，第2、3题各15分) 1、解由于是一维稳态导热，且左侧绝热，墙壁1发出的热能全部从右侧散出。
墙壁1发出的热量：1δA Φ&墙壁2右侧的对流换热量为：()f w t t hA -2根据能量平衡有：()f w t t hA A -=Φ21δ&ht t f w 12δΦ+=& 又因为墙壁1发出的热能，必须从墙壁2以导热的方式传出，有：22121δλδw w t t AA -=Φ& 得：221122121λδδδλδδΦ+Φ+=Φ+=&&&h t t t f w w答题要点：说出墙壁1发出的热能全部从右侧散出得2分；得出2w t 得4分；得出1w t 得4分。
其他情况酌情给分。
2、解(1)定性温度为30)(21=+=∞w f t t t ℃ 以此温度查物性得（单位略）1005=cp ，6106.18-⨯=μ，210675.2-⨯=λ，167.1=ρ(2)计算对流换热系数()L t t hA w 8.17=-∞ ()L t t dL h w 8.17=-∞π()()4.28342040101.014.38.178.173=-⨯⨯⨯=-=-∞t t d h w π 61010675210104283423....hd Nu =⨯⨯⨯=λ=--(3)假设雷诺数在40～4000范围内查表得 615.0=C ，466.0=n (4)求雷诺数4506150610466011=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎭⎫ ⎝⎛=.n..C Nu Re在假设的范围内。
(5)计算流速771101016714501061836....d Re u =⨯⨯⨯⨯=ρμ=-- m/s答题要点：每个步骤可按3分计算，如果其中某个步骤得数计算有误导致下面步骤数据不对，共扣2分，其他情况可酌情给分或扣分。
3、解（1）画出辐射换热网络图（2）131=,x ，123=,x ，24i i R A π=1111ε-3111,x A 3131εε-A 3131εε-A 2121εε-A 2331,x A 1b E 2b 1-3J +32（3）222233233333311111211111211εε-+++εε-++εε--=ΦA x A x A A x A A E E ,,,b b整理()⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-ε+εε-++εε--πσ=Φ1211211432322222112114241R R R R T T （4）如果减小球壳1和球壳2之间的辐射热流，应增加辐射热阻：（a ）从以上结果可以看出，减小球壳3的半径3R （b ）减小各面的发射率ε答题要点：步骤（1－3）每步正确各得3分，步骤（4）正确得6分，其中（a ）、（b ）正确各得3分，如果其中某个步骤得数计算有误导致下面步骤数据不对，共扣4分，其他情况可酌情给分或扣分。
