同济大学传热学真题 2005

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。

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tf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”。

A.粗管和细管的c h 相同B.粗管内的c h 大C.细管内的c h 大D.无法比较二、填空题(每小题2分，共20分)1．导热微分方程式的主要作用是确定 。

2．导热的第三类边界条件是指已知__ ______。

3．影响对流换热的主要因素有________、________、________、________和几何因素。

4．一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时 。

5．凝结有珠状凝结和膜状凝结两种形式，其中___ _____比___ _____换热有较大的换热强度，工程上常用的是__ ______。

6．某燃煤电站过热器中，烟气向管壁换热的辐射换热系数为20W/(m 2·K)，对流换热系数为40W/(m 2·K)，，其复合换热系数为___ _____。

7．气体辐射具有2个特点：(1)____ ____；(2)____ ____。

8.已知某大平壁的厚度为15mm ，材料导热系数为0.15W m K /() ，壁面两侧的温度差为150℃，则通过该平壁导热的热流密度为 。

9．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。

10．Pr(普朗特)准则反映__ _____的准则，它表征了___ _____的相对大小。

三、名词解释(每小题3分，共18分)1．温度边界层2．肋壁总效率3．灰体4．换热器的效能5．非稳态导热6．凝结换热得分 评卷人得分 评卷人五、计算题(每小题6分，共30分)1.某一炉墙内层由耐火砖、外层由红砖组成，厚度分别为200mm 和100mm ，导热系数分别为0.8W/(m ·K)和0.5W/(m ·K)，炉墙内外侧壁面温度分别为 700°C 和50°C ，试计算：(1)该炉墙单位面积的热损失；(2)若以导热系数为0.11W/(m ·K)的保温板代替红砖，其它条件不变，为了使炉墙单位面积热损失低于1kW/m 2，至少需要用多厚的保温板。

（注：参加重修考试者请在重修标识框内打钩）、写出二维导热、无内热源时平直边界上节点（ 班级 姓名 学号 ………………………………………装……………………………订……………………………线………………………………………班级 姓名 学号 ………………………………………装……………………………订……………………………线………………………………………班级 姓名 学号 ………………………………………装……………………………订……………………………线………………………………………空气的物理性质t (℃)ρ(kg/m3)c pkJ/(kg·K)λ×102w/(m·K)ν( m30 1．165 1．005 2．67 16 160 0．815 1．017 3．64 30 170 0．797 1．019 3．71 31 180 0．779 1．022 3．78 32,1,1,)(42)i j i j i j h xt t t λ-+∆++-+．不同断面上流体速度分布曲线相同，温度分布曲线也相同。

不同断面上流体速度分布曲线不同，温度分布曲线不同。

不同断面上流体速度分布曲线相同，温度分布曲线不同。

不同断面上流体速度分布曲线相同，综合无因次温度分布曲线相同。

画图 4 分5． 任意表面：,,T T λθλθεα=，， 1 分 灰体： ,,T T θθεα= 1分 漫辐射表面： ,,T T λλεα= 1 分 漫—灰表面：ε(T)=α(T) 1分二、名词解释：１、肋片效率：肋片的实际散热量与假定肋片表面都处于肋基温度2、灰体是指物体的单色辐射力与同温度黑体的单色辐射力随波长的变化曲线相似，单色发射率不随波长变化。

3、单位时间内，物体表面单位面积向半球空间给定发射方向的单位立体角内发射全波长能量，辐射换热热阻：12121110.41.50.41A A εεεε---===⨯ （2分） 3333331110.190.11A A εεεε'''---==='''⨯ （2分） 1,313,2311111,11111X A X A ====⨯⨯ （2分） 12b b E E -Φ=。

第十三届(2005年)传热学部分1． 温度波的衰减与热扩散系数a 和周期的关系？2． 在外掠管束换热中，前排的表面传热系数大还是小？3． 什么是灰体？什么样的物体可视为灰体？4． 有关于集总参数法中的误差分析？流体力学部分1．计算：水在一个给定管径d 和管长L 的管中流动，开始时压力为P1，经过一小时后，压力降为P2，问管中的水流量。

已知水的体积压缩系数为α。

2．同一容器的静止液体中，所有各点的测压管水头是否相等？3．各种压强单位的换算关系？4．区分流线与迹线、拉格朗日法与欧拉法？5．尼古拉兹实验中所分的五个区的沿程阻力系数λ与什么有关？（Re K/d ）6．气体射流中任意点上的压强与周围气体的压强，哪个大？（一样大 有限空间的越来越大）工程热力学部分1． 循环热效率、致冷系数和供热系数的计算？2． （所有工作于同温热源与同温冷源之间）的一切热机中，以可逆热机的热效率最高是否正确？3． 在冬季采暖季节，房屋建筑外墙内表面的温度须高于室内空气的露点温度，否则，外墙内表面会产生蒸汽凝结现象（理解）4． 解释秋冬之交的霜冻现象？建筑环境学部分1． CO2作为温室气体是如何影响大气温度的？2． E=CoC Co Cp --,当污染源均匀分布在室内是E=2，当污染法源在排风口和送风口时，E 分别为多少？ 3． 为什么冬季往往可以采用稳态算法计算采暖负荷而夏天却一定要采用动态算法计算空调负荷？4． 两个声压级0dB 的噪声合成的噪声是否仍为0dB?5． Summer: 32℃,%60=ϕ winter: 20℃,%40=ϕ 哪个更舒适？ 冬季湿度大 冷2006年流体力学部分（25分）一．基本概念题（每题3分，总分15分）1．从力学的角度看，（1）流体与固体的主要区别是什么？易流动性（2）液体与气体的主要区别是什么？压缩性 有一定的体积 （3）当气体速度小于音速的情况下，其什么物理性质可以忽略？压缩性.2．均质静止流体的等压面是水平面，非均质静止流体的等压面是水平面，等密度面是水平面。

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=a0+a1y+a2y2+a3y3，试列出在确定系数a 1,a2,a3,a4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tf 的流体中，此处假设tf<t.试针对下列两种情况画出时刻τ1τ2板内温度分布曲线（0<τ1<τ2）①Bi→∞②Bi→0 （4分）10、试述ε-NTU法和LMTD法相比较所具有的优点。

（2分）二、根据纯净蒸汽层流膜状凝结的简化假定，已求得冷凝膜中的速度分布为：u= ρl g/μl.(δy-0.5y2),试推导出温度为ts的饱和蒸汽在壁温tw的竖壁上冷凝时液膜厚度的关系式。

(10分)三、一直径10cm初温100℃的钢球放入20℃的水中自然冷却，铜的密度为8000kg/m3，比热为380J/（kg.k）,导热系数为400W/(m.k),水与铜球的自然对流换热系数为240W/(m2.k),试计算：（1）时间常数；（2）球的温度降到30℃所需要的时间；（3）此时所释放的总热量。

传热学（五）一．填空题（共20分，每题2分）1．导热系数是由式nn 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0KB. 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。

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.q⃑=−λgrad(t)=−λðtðnn⃑⃑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=λ0(1+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ð2tð2x+ð2tð2y+ð2tð2z=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ðτ=a(ð2tð2x+ð2tð2y+ð2tð2z)+qρc 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ðtðx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。