《传热学》杨世铭-陶文铨-第十章传热分析与计算..

2020年东北大学考研专业课初试大纲
2020年硕士研究生统一入学考试
《传热学》
第一部分考试说明
一、考试性质
传热学是动力工程及工程热物理和动力工程领域硕士研究生入学考试的专业基础课。

二、考试形式与试卷结构
(一) 答卷方式：闭卷，笔试，需考生自备计算器
(二) 答题时间：180分钟
(三) 题型及比例
基本概念25%
理论分析与推导15%
计算题60%
( 包括简单传热学问题计算和工程应用计算)
(四) 满分分值：150分
(五) 参考书目
杨世铭，陶文铨. 传热学(第四版). 高等教育出版社.2006年。

第二部分考试大纲
第1章绪论
热量传递的三种基本方式，以及由这些基本方式组合而成的传热过程。

涉及的主要内容有：热量传递的基本方式及机理、基本表达式和各物理量的意义、单位；热阻、传热系数等基本概念；传热方式的链接或叠加及其分析和简单计算等。

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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。

作者：非成败作品编号：92032155GZ5702241547853215475102时间：2020.12.13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。

2020年硕士研究生考试
同等学力加试传热学科目考试大纲
一、考查目标
按全国硕士研究生入学考试要求为沈阳建筑大学招收建筑设备与环境、供暖通风与空调专业硕士研究生而设置的专业课程考试科目。

其中，传热学是属招生学校自行命题的性质。

它的考查目标是高等学校优秀本科毕业生能达到的及格或及格以上水平，以保证被录取者具有基本的传热理论知识并有利于招生学校在专业上择优选拔。

传热学考试的目标在于考查考生对传热学基本概念、基本理论的掌握和分析求解基本问题的能力。

考生应能：
1. 准确地把握定义的物理量以及它们的量纲；
2. 正确理解基本概念和基本规律；
3. 正确应用基本理论知识分析和处理实际传热问题；
4. 掌握基本计算方法，准确完成传热问题的定量计算。

二、考试形式与试卷结构
（一）试卷满分及考试时间
传热学满分为100分，考试时间为2小时。

（二）答题方式
答题方式为闭卷、笔试。

（三）试卷内容结构。

可编辑修改精选全文完整版《传热学》课程教学大纲一、课程名称：传热学/ Heat Transfer二、课程编号：0300302三、学分学时：3学分/48学时四、使用教材：《传热学》（第4版）杨世铭、陶文铨编，高等教育出版社，2014年12月五、课程属性：专业基础课/必修六、教学对象：新能源科学与工程专业七、开课单位：机械工程学院八、先修课程：高等数学、大学物理、流体力学九、教学目标：1、掌握传热学的基本概念、基本理论和基本计算方法，2、培养和建立学生的工程观点和理论联系实际解决工程实际问题的初步能力，并为学习后续的专业课程提供必要的理论基础支撑。

十、课程要求：通过本课程的学习，学生需掌握热量传递的三种基本方式及综合传热过程所遵循的基本规律，学会对传热过程进行分析处理和计算的基本方法，能运用这些规律提出增强传热、提高热经济性和削弱传热减少热损失的途径，具备分析工程传热问题的能力，并基本掌握换热设备的两种基本计算方法；结合热工实验课，使学生掌握一定的传热实验的技能。

主要以课堂讲授为主，充分采用多媒体教学。

十一、教学内容：本课程主要由以下内容组成（理论教学48学时）第一章绪论（2学时）知识要点：传热学的研究对象及其在工程技术中应用；热量传递的基本方式；导热、对流和辐射，传热过程及热阻重点难点：热量传递的三种基本方式，传热过程与传热系数教学方法：课堂讲授、讨论第二章稳态热传导（6学时）知识要点：温度场、等温面、等温线，温度梯度及傅立叶定律，导热系数，各向同性、具有内热源的导热微分方程及导热过程单值性条件的确定；通过单层、多层和复合平壁的稳态导热，通过单层和多层圆筒壁的稳态导热，通过肋壁的稳态导热，具有变导热系数的单层平壁导热问题的处理方法，肋效率、等截面直肋和环肋的工程计算，接触热阻及形状系数。

重点难点：傅立叶定律，导热微分方程及其单值性条件；能够依据直角坐标系下导热微分方程和导热过程单值性条件对常物性、无内热源、简单几何形状的物体的一维稳态导热问题进行分析计算教学方法：课堂讲授、讨论第三章非稳态导热（4学时）知识要点：非稳态导热过程特点，一维非稳态导热问题分析解及其讨论，诺模图，简单几何形状一维、二维和三维非稳态导热的计算，周期性变化边界条件和常热流通量边界条件下半无限大物体非稳态导热。

第10章 传热过程分析与换热器的热计算课堂讲解课后作业【10-3】一卧式冷凝器采用外径为25mm ，壁厚1.5mm 的黄铜管做成热表面。

已知管外冷凝侧的平均传热系数)/(700520K m W h ⋅=，管内水侧平均的表面传热系数)/(30042K m W h i ⋅=。

试计算下列两种情况下冷凝器按管子外表面面积计算的总传热系数(1) 管子内外表面均是洁净的(2) 管内为海水，流速大于1m/s ，结水垢，平均温度小于50℃，蒸汽侧有油。

【解】[]WK m R WK m R WK m d d h WK m h fo fi ii/0002.0/0001.0191/10643.22025430011/107543.15700/1/122240240⋅=⋅=⋅⨯=⨯=⨯⋅⨯==--蒸汽含油污垢系数海水污垢系数查得：－，表由参考文献解：【10-13】一台1-2型壳管式换热用来冷却11号润滑油。

冷却水在管内流动，Ct C t ︒="︒='502022，，流量为3kg/s ；热油入口温度为600C ，)/(3502K m W k ⋅=。

试计算：(1) 油的流量；(2) 所传递的热量； (3) 所需的传热面积。

[]232211212************122212162.2632.403501066.37532.409.08.449.0159175.0333.1/1/15.0375.0333.1333.1205060100375.020********.44)50/40ln(5040)/ln(5050100402060)3(66.375)2050(41743)2(/37.4)60100(2148)2050(41743/4174,/2148)1(mt k A C t R PR t t t t R t t t t P Ct t t t t C t t t Ct t t KW t c q skg t c t c q q Ckg J c C kg J c mm r r m r m m m =⨯⨯=∆Θ=︒=⨯∆===⨯==--='-""-'==--='-''-"=︒=-=-=∆︒=-="-'=︒=-='-"==-⨯⨯=∆=Θ=-⨯-⨯⨯=∆∆=︒⋅=︒⋅=＝＝查得－，图由参考文献则分别为查得润滑油及水的比热解：ϕKm W d d R R k k Km W d d h d d d h k Km W i fif w ii i⋅=⨯++=++=⋅=⨯+⨯+⨯=++=⋅--2000024400000/1.130220250001.00002.09.22001111)2(/9.22001063.22025ln1092025.0107453.111ln211)1(/109传热系数管子内外表面结垢后的时的导热系数管子内外表面均是洁净＝黄铜的导热系数λλ【10-17】在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度100,=t ℃出口温度为80,,=t ℃；管外流过冷水，进口温度20,2=t ℃，出口温度70,,2=t ℃；总换热量KW 350=Φ，共有53根内径为16mm 、壁厚为1mm 的管子。

《传热学》课程教学大纲课程名称：传热学英文名称：Heat Transfer课程编码：CJX0120课程学时：56学分：3.5适用对象：机械系能动和建环专业先修课程：高等数学，物理，流体力学使用教材：戴锅生编，《传热学》，第二版，北京：高等教育出版社，1999主要参考书：[1]杨世铭、陶文铨主编，《传热学》，第四版，北京：高等教育出版社，2006[2]傅秦生主编，《热工基础与应用》，第三版，北京：机械工业出版社，2015一、课程性质、目的和任务传热学是研究热量传递规律及其应用，以提高热能利用经济性的一门学科。

传热学是我院机械系能动和建环专业的一门必修的主干专业基础课程。

本课程不仅为学生学习有关的专业课程提供基本的理论知识，而且也为学生以后从事热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计和开发研究等方面的工作打下必要的基础。

通过本课程的学习1. 应使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力；2. 掌握计算工程传热问题的基本方法，并具有相应的计算（包括理论分析和数值计算）能力。

二、教学基本要求要求学生熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的物理概念、特点和基本规律，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题。

掌握计算各类热量传递过程的基本方法，能对典型的工程传热问题进行计算，能对间壁式换热器进行热设计。

掌握强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施。

三、课程内容第一章绪论了解传热学与工程热力学在研究内容和方法上的区别，掌握传热学的研究对象、任务、方法及其在工程中的应用。

作为一门研究热量传递基本规律及其应用的技术基础课，学习目的在于掌握一般工程技术中热量传递的基本规律和处理传热问题的基本方法，以提高热能直接利用的经济性；能够应用这些知识来解决遇到的实际问题；并为学习有关的工程技术课程提供必要的理论基础。

掌握热量传递的基本方式：导热、对流和热辐射的概念和所传递热量的基本计算公式。

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/(m2.K)；③传热系数的单位是：W/(m2.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》课程教学大纲课程编码：SD02010310课程名称：传热学课程英文名称：Heat Transfer总学时：58 讲课学时：52 实验学时：6 上机学时：课外辅导学时：学分：3.5开课单位：能源科学与工程学院能源与环境工程系授课对象：能源动力工程专业、其他相关专业开课学期：3秋先修课程：大学物理、工程流体力学、工程热力学主要教材及参考书：教材：杨世铭，陶文铨，传热学，第四版，高等教育出版社，2006主要参考书：J.P. Holman,传热学(英文版)(原书第10版),机械工业出版社，2010王秋旺，传热学重点难点及典型题精解，西安交通大学出版社，2001一．课程教学目的在热能动力、机械制造、航空航天、化工、材料加工、冶金、电子与电气、建筑工程等生产技术领域中存在大量的传热问题的，传热学是相关各学科专业的一门在能源等部门。

通过本门课程的学习，使学生对热量传递这一普遍存在的现象有理性的认识。

掌握基本理论、基本定律及基本计算。

为以后课程学习或工作中涉及到的热问题，打下坚实的理论基础。

本课程在热物理领域地位非常重要。

二．教学内容及基本要求第一章绪论（2学时）传热学研究的内容和方法介绍。

明确传热现象在生产、生活及自然界中广泛存在。

三种基本传热方式（导热、对流及热辐射）及基本换热公式简介。

复合换热及传热过程简介。

第二章导热基本定律及稳态导热（6学时）导热基本定律——傅里叶定律，热流量，热流密度，导热系数，温度场，温度梯度，等温面、等温线。

直角坐标下导热微分方程。

导热微分方程的定解条件：初始条件和三类边界条件。

第三类边界条件下大平板、长圆筒壁一维稳态导热计算。

多层平板及圆筒壁导热计算，接触热阻。

变导热系数的影响。

肋片换热。

.第三章非稳态导热（6学时）非稳态导热特点，导温系数。

第三类边界条件下的简化计算方法——集总参数法，时间常数，傅里叶准则，毕渥准则，过余温度。

第一类边界条件下半无限大一维非稳态导热计算。

------ 第十章思考题1、 所谓双侧强化管是指管内侧与管外侧均为强化换热表面得管子。

设一双侧强化管用内径为d i 、外径为d 0的光管加工而成，试给出其总传热系数的表达式，并说明管内、外表面传热系数的计算面积。

01100001101111000010111112)/l n (1112)/l n (1βπβπηβληβηβππληβπo d d d h d d d d h k d h d d d h t算面积为管外表面传热系数得计算面积为管内表面传热系数得计传热系数：得以管内表面为基准得＝答：由传热量公式：++=++∆Θ 2、 在圆管外敷设保温层与在圆管外侧设置肋片从热阻分析的角度有什么异同？在什么情况下加保温层反而会强化其传热而肋片反而会削弱其传热？答：在圆管外敷设保温层和设置肋片都使表面换热热阻降低而导热热阻增加，而一般情况下保温使导热热阻增加较多，使换热热阻降低较少，使总热阻增加，起到削弱传热的效果；设置肋片使导热热阻增加较少，而换热热阻降低较多，使总热阻下降，起到强化传热的作用。

但当外径小于临界直径时，增加保温层厚度反而会强化传热。

理论上只有当肋化系数与肋面总效率的乘积小于1时，肋化才会削弱传热。

3、 重新讨论传热壁面为平壁时第二题中提出的问题。

答：传热壁面为平壁时，保温总是起削弱传热的作用，加肋是否起强化传热的作用还是取决于肋化系数与肋面总效率的乘积是否人于1。

4、推导顺流或逆流换热器的对数平均温差计算式时做了一些什么假设，这些假设在推导的哪些环节中加以应用？讨论对大多数间壁式换热器这些假设的适用情形。

5、对于22112211221m1q c q c q c q c q c c q m m m m m =<≥及、三种情形，画出顺流与逆流时冷、热流体温度沿流动方向的变化曲线，注意曲线的凹向与c q m 相对大小的关系。

6、进行传热器设计时所以据的基本方程是哪些？有人认为传热单元数法不需要用到传热方程式，你同意吗？答：换热器设计所依据的基本方程有：m m m t KA t t c q t t c q ∆="-'="-'=)()(22221111φ 传热单元法将传热方程隐含在传热单元和效能之中。

传热学知识点2012年上海理⼯⼤学《传热学》考研⼤纲⼀、参考书⽬:传热学A 《传热学》杨世铭、陶⽂铨，⾼等教育出版社，2006年⼆、基本要求1. 掌握热量传递的三种⽅式(导热、对流和辐射)的基本概念和基本定律；2. 能够对常见的导热、对流、辐射换热及传热过程进⾏定量的计算，并了解其物理机理和特点，进⾏定性分析；3. 对典型的传热现象能进⾏分析，建⽴合适的数学模型并求解；4. 能够⽤差分法建⽴导热问题的数值离散⽅程，并了解其计算机求解过程。

三、主要知识点第⼀章绪论：热量传递的三种基本⽅式；导热、对流和热辐射的基本概念和初步计算公式；热阻；传热过程和传热系数。

第⼆章导热基本定律和稳态导热：温度场、温度梯度；傅⾥叶定律和导热系数；导热微分⽅程、初始条件与边界条件；单层及多层平壁的导热；单层及多层圆筒壁的导热；通过肋端绝热的等截⾯直肋的导热；肋效率；⼀维变截⾯导热；有内热源的⼀维稳态导热。

第三章⾮稳态导热：⾮稳态导热的基本概念；集总参数法；描述⾮稳态导热问题的数学模型（⽅程和定解条件）；第四章导热问题的数值解法：导热问题数值解法的基本思想；⽤差分法建⽴稳态导热问题的数值离散⽅程。

第五章对流换热：对流换热的主要影响因素和基本分类、⽜顿冷却公式和对流换热系数的主要影响因素；速度边界层和热边界层的概念；横掠平板层流换热边界层的微分⽅程组；横掠平板层流换热边界层积分⽅程组；动量传递和热量传递⽐拟的概念；相似的概念及相似准则；管槽内强制对流换热特征及⽤实验关联式计算；绕流单管、管束对流换热特征及⽤实验关联式计算；⼤空间⾃然对流换热特征及对流换热特征及⽤实验关联式计算。

第六章凝结与沸腾换热：凝结与沸腾换热的基本概念；珠状凝结与膜状凝结特点；膜状凝结换热计算；影响膜状凝结的因素；⼤容器饱和沸腾曲线；影响沸腾换热的因素。

第七章热辐射基本定律及物体的辐射特性：热辐射的基本概念；⿊体、⽩体、透明体；辐射⼒与光谱辐射⼒；定向辐射强度；⿊体辐射基本定律：普朗克定律，维恩定律，斯忒藩-玻尔兹曼定律，兰贝特定律；实际固体和液体的辐射特性、⿊度；灰体、基尔霍夫定律。