2011北京科技大学811 传热学真题

8-9 A horizontal hot water pipe passes through a large room. The rate of heat loss from the pipe by natural convection and radiation is to be determined.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 Air is an ideal gas with constant properties. 3 The local atmospheric pressure is I atm. 4 The temperature of the outer surface of the pipe is constant. Properties The properties of air at 1 atm and the film temperature of (T S +T ∞)/2 = (65+22)/2 = 43.5°C = 316.5 K are (Table A-15)k = 0.0272 C m W D ⋅/ 521.7210/m s ν−=× Pr=0.710 100316.0316511−===K KT f β Analysis (a) The characteristic length in this case is the outer diameter of the pipe, δ= D = 0.06 m. Then,32132522()(9.8/)(0.00316)(6522)(0.06)Pr (0.710)690,298(1.7210/)s g T T m s K K m Ra m s βδν−∞−−−===×1.13}])710.0/559.0([!)298,690(387.06.0{}]Pr)/559.0([!387.06.0{227816961227816961=++=++=Ra NuC m W m C m W Nu kh D D ⋅=⋅==2/94.5)1.13(06.0/0272.0δ 251.1)8)(06.0(m m m DL A ===ππW C m C m W T T hA Q s 7.385)2265)(51.1)(/94.5()(22=−⋅=−=∞⋅D D(b) The radiation heat loss from the pipe is44282444()(0.8)(1.51)(5.6710/)[(65273)(22273)]375s surr Q A T T m W m k K K Wεσ⋅−=−=×⋅+−+= 8-108-17 A circuit board is cooled by a fan that blows air upwards. The average temperature on the surface of the circuit board is to be determined for two cases.Assumptions 1 Steady operating conditions exist. 2 Air is an ideal gaswith constant properties. 3 The atmospheric pressure at that location is 1atm.Properties The properties of air at 1 atm and 1 atm and the anticipatedfilm temperature of K C T T s 5.3205.472/)3560(2/)(==+=+∞Dare (Table A-15)k = 0.0275C m W D ⋅/ 521.7710/m s ν−=× Pr = 0.710 100312.05.32011−===K KT f β AnalysisWe assume the surface temperature to be 60°C. We will check this assumption later on andrepeat calculations with a better assumption, if necessary. The characteristic length in this case is the length of the board in the flow (vertical) direction, δ = 0.12 m. Then the Reynolds number becomes 52(0.5/)(0.12)Re 33901.7710/V m s m m sδν∞−===× which is less than critical Reynolds number (5x]05 ). Therefore the flow is laminar and the forced convection Nusselt number and h are determined from5.34)710.0()3390(664.0Pr Re 664.0315.0315.0====L khl Nu C m W m C m W Nu kh D D ⋅=⋅==2/9.7)5.34(12.0/0275.0δ 2024.0)2.0)(12.0(m m m A == Then622103)710.0()024.0)(/9.7()05.0)(100(35)(×=⋅+=+=→−=⋅∞∞⋅m C m W W C hA Q T T T T hA Q s s D D which is sufficiently close to the assumed value in the evaluation of properties. Therefore, there is no need to repeat calculations.(b) The Rayleigh number is321362522()(9.8/)(0.00312)(6035)(0.12)Pr (0.710)310(1.7710/)s g T T m s K K m Ra m s βδν−−∞−−−===×× 5.24)103(59.059.041641=×==−Ra NuThis is an assisting flow and the combined Nusselt number is determined from 2.38)5.245.34()(3133=+=+=n natural n forced combined Nu NuNu Then C m W mC m W Nu kh combined D D ⋅=⋅==2/8.8)2.38(12.0/0275.0δ And C m C m W W C hA Q T T T T hA Q s s D D D 8.58)024.0)(/8.8()05.0)(100(35)(22=⋅+=+=→−=⋅∞∞⋅Therefore, natural convection lowers the surface temperature in this case by about 2°C.。

传热学（一）第一部分选择题1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( )A. 导温系数B. 导热系数C. 传热系数D. 密度2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?( )A. 雷诺数B. 雷利数C. 普朗特数D. 努谢尔特数3. 单位面积的导热热阻单位为 ( )A. B. C. D.4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。

A. 小于B. 等于C. 大于D. 无法比较5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为（）A. B. C. D.6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热，如果流速等条件相同，则（）A. 粗管和细管的相同B. 粗管内的大C. 细管内的大D. 无法比较7. 在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（）A. 逆流大于顺流B. 顺流大于逆流C. 两者相等D. 无法比较8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（）A. 有效辐射B. 辐射力C. 反射辐射D. 黑度9. （）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。

A. 灰体B. 磨光玻璃C. 涂料D. 黑体10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面的黑度应（）A. 大一点好B. 小一点好C. 大、小都一样D. 无法判断第二部分非选择题•填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）11. 如果温度场随时间变化，则为。

12. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时。

13. 导热微分方程式的主要作用是确定。

14. 当 d 50 时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。

15. 一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。

16. 膜状凝结时对流换热系数珠状凝结。

17. 普朗克定律揭示了按波长和温度的分布规律。

18. 角系数仅与因素有关。

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

北京科技大学2012年硕士学位研究生入学考试试题============================================================================================================= 试题编号： 811 试题名称：传热学（共 2 页）适用专业：动力工程及工程热物理、动力工程说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

============================================================================================================= 一．（30分，每小题5分）简要回答下列问题：（1）对于第一类边界条件的稳态导热问题，其解析解与导热系数有没有关系？（2）采用集总参数法求解物体非稳态导热时，需满足什么条件？说明为什么要满足此条件。

（3）在用裸露热电偶测定气流的非稳定温度场时，怎样可以改善热电偶的温度响应特性？（4）温度均匀的空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐射？（5）试述基尔霍夫对灰体的应用，简要说明该定律在辐射换热计算中的作用。

（6）有一台采暖用的散热器，用管内的热水来加热管外的空气。

为了提高散热器的散热效果，有人提出1）管外加装肋片；2）将原来的钢管换成铜管。

试从传热角度来评价这个方案。

二．（25分）考察一管长6m，内、外径分别为7.4 cm、8.0 cm，导热系数为14 W/m · °C 的压缩空气管道。

管的外表面由总功率为300W的电阻带均匀加热，外包绝热层，通过绝热层的散热损失为15％。

管内空气的平均温度为 10°C，管道内表面的对流换热系数为30 W/m2 · °C。

试：(1)建立管道一维稳态导热的微分方程和边界条件；(2)求解管道内的温度分布；(3)确定管道的内、外表面温度。

传热学试题库一、填空题1、根据导热机理，水的气、液和固三态中 状态下的导热系数最小。

2、导热系数的主要影响因素是 和 。

3、二维、常物性、无内热源、直角坐标系中稳态导热微分方程式为 。

4、傅里叶定律的数学表达式是 ，式中负号表示 。

5、如果测得通过一块厚为mm 50的大木板的热流密度为2/40m W ，木板两侧的表面温度分别为40℃和20℃，则该木板的导热系数为 _____________ ；若将加热热流密度提高到2/80m W ，该木板的一侧表面温度为25℃，则另一侧的表面温度应为_____________。

6、一无内热源的无限大平板中的温度分布可表示成3221c x c x c t ++=的形式，其中c 1、c 2和c 3 为已知的常数，导热系数为λ。

此时可在10=x 的表面处的热流密度为 。

7、通过单圆筒壁导热的热阻表达式为8、一个含有内热源的大平板，其导热系数为50 )/(K m W ⋅，测得在稳定情况下，其内部温度分布为：2250050x t -=，则平板内的内热源生成率为 。

9、一个肋片，测的其肋基处温度为80℃，周围气体温度为30℃，表面传热系数取20)/(K m W ⋅。

肋片表面积为0.2㎡,测得该类片的效率为0.6，则该肋片的实际散热量为 W 。

10、凡平均温度不高于350℃是导热系数不大于 )/(K m W ⋅的材料称为保温材料。

11、第一类边界条件是 。

12、第二类边界条件是 。

13、毕渥数Bi 的表达式为_________，傅里叶数Fo 的表达式为__________。

14、肋的实际换热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量之比称为 。

15、集总参数法的适用条件是 。

16、管槽内对流换热的入口效应是指 。

17、蒸汽在温度低于其饱和温度的壁面上有两种凝结形式，即珠状凝结和 ；通常其中 的表面传热系数大些。

18、研究对流换热的一种方法是比拟法，它是指通过研究 传递和 传递之间的共性，以建立表面传热系数与阻力系数相互关系的方法。

考试科目名称: 811传热学考查要点:1. 热传导的基本概念和方程导热的基本概念，热导率，热扩散率，傅立叶定律，导热微分方程，求解导热微分方程的定解条件。

三类边界条件。

要求掌握温度场、温度梯度、热流密度、热流和热量等基本概念。

掌握傅立叶定律的基本条件、物理意义及计算方法，了解影响热导率的主要因素。

能以导热微分方程和定解条件描述导热过程。

2. 稳态导热平壁的导热，单层平壁、多层平壁及复合平壁导热；圆筒壁的导热，单层圆壁、多层圆壁的导热；球壳的导热，单层球壳、多层球壳的导热。

肋壁的导热（等截面直肋的导热）、肋片效率，其它肋片的导热。

具有内热源的稳态导热（一维平板的导热、一维圆柱体的导热）、接触热阻。

热阻网络图、临界绝热半径。

要求能通过求解导热微分方程或应用热阻概念对常物性的一维稳态导热问题进行温度场及导热量的计算。

能应用公式或图表计算肋片导热问题了解接触导热。

3. 不稳态导热不稳态导热的基本概念，恒温介质中无限薄材加热（集总参数法）。

无限大平板、无限长圆柱体、球体和半无限大物体不稳态导热问题的求解。

二维、三维不稳态导热的计算。

要求了解非稳态导热过程的特点。

能以集总参数法计算无限薄材的加热（冷却）问题，能以非稳态导热微分方程和定解条件描述不稳态导热过程，了解几类典型的不稳态导热过程的特点。

能根据公式或图表求解不稳态导热过程的温度分布。

能对简单物体的二维、三维导热问题用乘积法求解。

4. 导热的数值解法稳态和非稳态导热的数值解法（有限差分原理和节点方程的求解）。

要求掌握导热问题数值求解的基本步骤。

能对导热问题建立有限差分方程，并能用迭代法求解。

对不稳态导热的数值计算，还需掌握显式、隐式两种差分格式及稳定性条件。

5. 强制对流换热对流换热概述，对流换热的数学描述：换热微分方程、能量微分方程、动量微分方程、连续性微分方程及定解条件。

边界层对流换热微分方程组（边界层动量微分方程、边界层能量微分方程）的建立和求解。

北京科技大学2003年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题一、简要回答下列问题（每小题8分）1、写出下列准则的表达式，并注明各量的物理意义:Bi Fo Gr Nu Re Eu2、在工业用换热器中，有的将肋片装在圆管的内表面，圆管外表面为光管；有的换热器正好相反，为什么？举例说明。

3、为什么称大容器饱和沸腾中的临界热流为沸腾危机或烧毁点？4、试述强化管内流体对流换热常采用的方法，并简述理由。

5、什么是灰体？在实际工程计算中我们把物体表面当作灰体处理应满足什么条件？而又为什么要满足这样的条件？二、（20分）外径为60mm ,表面温度为200℃的蒸汽管道，外绝缘层为100mm 的正方形截面，绝热材料导热系数为0.1W/(m ·K),绝热层外表温度为50℃。

试计算每米长管道的热损失。

若用同样多的材料做成圆形截面，热损失又是多少？（可假设两种情况下绝热层外表面与环境的对流换热系数相同）三、（20分）如图中所示，位于导热系数分别为A k 和B k 两种材料界面处的节点O 。

试推导出稳态状况下，无内热生成的有限差分方程，若划分网格时令△x = △y ，则此导热问题的有限差分方程可简化为何种形式。

四、（25分）一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管的外壁温度保持在100℃。

初温为25℃、质量流量为0.8kg/s 的水从套管换热器的环形空间流过，换热器外壳绝热良好。

环形夹层内管外径为40mm ，外管内径为60mm ，试确定把水加热到55℃时所需的套管长度及管子出口截面处的局部热流密度。

（不考虑温差修正，水的物性参数为： λ=0.635W/（m ·K ），μ=653.3×610-Pa ·s ，p c =4174J/（kg ·K ），Pr=4.31）五、（25分）如图所示，由半径为1m 的1/4圆的两直径及圆周所组成的通道，在垂直纸面方向无限长。

表面1的温度和发射率分别为1t =200℃，1ε=0.2，表面2温度和发射率分别为t 2=27℃，2ε=0.7,表面3的发射率为3ε=0.5，单位长度热流3q =1000W/m 。

目　录2014年北京科技大学819化工原理概论考研真题2013年北京科技大学819化工原理概论考研真题2003年北京科技大学化工原理考研真题2014年北京科技大学819化工原理概论考研真题一、填空题（每空2分，15空，共30分）1．并联管路各支管相等。

2．请写出两种变压头流量计：和。

3．离心泵流量的大小取决于泵的、和。

4．旋转半径，颗粒进入离心场的切线速度，离心分离效果更好。

5．热传导特点：。

6．流体的粘度，对流传热系数愈低。

7．在一单壳单管程无折流挡板的列管式换热器中，用冷却水将热流体由100℃冷却至40℃，冷却水进口温度15℃，出口温度30℃，在这种温度条件下，逆流的平均温度差为℃和并流的平均温度差为℃。

就提高传热推动力而言，逆流并流及其他形式流动。

8．采用折流和其他复杂流动的目的是为了提高传热系数，其代价是平均温度差相应。

9．在逆流吸收塔中，用清水吸收混合气中的溶质。

已知液气比L/V 为2.9，平衡关系可表示为Y=1.8X (X、Y为摩尔比)，吸收率为90%，则液气比与最小液气比之比值为。

二、判断题，正确的在题末括号内填“Ö”、错误的在题末括号内填“´”。

（每空2分，10空，共20分）1．从物料中脱除水分的过程称为去湿。

（ ）2．静止流体中颗粒的沉降过程可分为两个阶段，起初为加速段而后为等速段。

（ ）3．换热器的平均传热系数K必须和所选择的传热面积相对应，选择的传热面积不同，总传热系数的数值不同。

工程上大多以平均表面积为计算基准。

（ ）4．采用折流和其他复杂流动的目的是为了提高传热系数，其代价是平均温度差相应增大。

（ ）5．气体吸收可以亨利定律表示为，，。

难溶气体，溶解度小，E大，H小，m。

（　）6．一般情况下，气相中的分子扩散系数D的范围：10-5～10-4m2/min。

（ ）7．精馏塔塔釜加热，与间接蒸汽加热相比，直接蒸汽加热需要的理论板数略有增多（　）8．相对湿度代表湿空气的不饱和程度，其数值越低，表明该空气偏离饱和程度越远，干燥能力越大。

1 北 京 科 技 大 学2014年硕士学位研究生入学考试试题============================================================================================================= 试题编号：811 试题名称：热工理论 （包括传热传质学、工程热力学）（共3 页） 适用专业: 动力工程及工程热物理、供热、供燃气、通风及空调工程 、 动力工程（专业学位）说明：① 所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

② 考试用具：考生自带计算器=============================================================================================================工程热力学部分一、 概念题（每题3分，共15分）1、 准静态过程及判定条件2、 容积膨胀功、内部功、轴功、流动功、技术功及其关系3、 水蒸气的干度、过热度和汽化潜热4、 结露、结雾与结霜5、 相对湿度、绝对湿度和含湿量二、 判断下述说法对错，并简述理由（每题3分，共30分）1. 湿空气中的水蒸气常常处于过热状态或未饱和状态。

2. 系统经历了一个不可逆过程，已知终态熵小于初态熵，则该过程一定放出热量。

3. 对于任意一个过程，热力学第二定律对系统的要求是熵变大于等于0。

4. 理想气体在绝热容器中作自由膨胀，则气体温度与压力的表达式为。

。

5. 对于过热水蒸气，干度 。

6. 水蒸气在定温汽化过程前后温度不变（ΔT = 0 ），其热力学能也不变。

7. 工质经过一个不可逆循环有 。

8. 焓是在开口系统能量方程中推导得到的，因此在闭口系统中焓不存在。

9. 孤立系统熵增原理表明：过程进行的结果是孤立系统内各部分的熵都是增加的。

10. 由于绝热压缩过程不向外散热，故绝热压缩过程所消耗的压缩轴功最少。