com同濟(jì)大學(xué)傳熱學(xué)真題-精縮版

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁/共頁EQ同濟(jì)大學(xué)1993年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題二根水平放置的圓管，他們的表面溫度相同，長度也一樣，粗管直徑為細(xì)管直徑的10倍。已知均被空氣天然電流冷卻，細(xì)管天然對(duì)流換熱的EQGrPr=104，試求此兩根管子表面向流換熱系數(shù)的比值及換熱量的比值。（10分）在換熱器中一種流體由過熱蒸汽冷卻成過冷液體，另一種液體無相變，試分析在順流、逆流條件下二種流體溫度沿程變化。此時(shí)換熱器中的平均傳熱溫差應(yīng)如何計(jì)算？（10分）一面積為20m2的平板集熱器，對(duì)太陽輻射的吸收率為0.15，表面溫度為60℃，大氣溫度為18℃，天空的有效輻射溫度為-10℃，板表面的對(duì)流換熱系數(shù)h=3W/m2.k，太陽隊(duì)集熱器的投射輻射為800W/m2。如將水從15℃水銀溫度計(jì)的芯溫泡長15mm，直徑為5mm，其物性參數(shù)ρ=8000kg/m3，c=430J/kg.k，λ=10W/m.k。它的初始溫度為25℃，將其驟然插入溫度為120℃的氣流中，溫泡表面的換熱系數(shù)為95W/m2.k同濟(jì)大學(xué)1994年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題問答題（15分）對(duì)于二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程能否將表面向流換熱量轉(zhuǎn)換成內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量？為了增強(qiáng)油冷卻器（有水作冷卻劑）傳熱效果，倘若用提高冷卻水流速的主意，試分析其效果。輻射表面特性中什么是漫表面、灰表面，它們之間又有何聯(lián)系？計(jì)算題（35分）一外徑d0=300mm的蒸汽管道，蒸汽溫度為400℃，管道外包了一層厚度為65mm的材料A，測(cè)得其外表面的溫度為40℃，但材料A的導(dǎo)熱系數(shù)無法查得。為了知道熱損失情況在材料A外又包了一層厚為20mm導(dǎo)熱系數(shù)λB=0.2W/m.k的材料B，測(cè)得材料B的外表溫度為30℃，內(nèi)表面溫度為180℃。試推導(dǎo)未包材料B的管道熱損失核材料A的導(dǎo)熱系數(shù)λ一平板型太陽能集熱器的吸熱表面向太陽輻射的吸收率為0.92，表面發(fā)射率為0.15，集熱器的面積為20m2，表面溫度為80℃，周圍空氣溫度為18℃，表面向流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為3W/（m2.k）。當(dāng)集熱器表面的太陽總輻射照度為800W/m2，天空的溫度為一根通電流直徑為0.2mm的金屬絲，被20℃的空氣流以30m/s的速度橫向垂直吹過，由金屬電阻推知此金屬絲的溫度為24.5℃。氣流速度發(fā)生變化致使金屬絲的溫度變?yōu)橥瑵?jì)大學(xué)1995年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題概念題（每題6分）試分析流體外掠單圓管時(shí)速度邊界層的發(fā)展情況以及局部對(duì)流換熱系數(shù)變化趨勢(shì)。使用熱電偶測(cè)量流體瞬時(shí)溫度時(shí)，應(yīng)如何考慮所選用熱電偶的熱物性參數(shù)、感溫接點(diǎn)的幾何參數(shù)和換熱條件等？導(dǎo)溫系數(shù)a和導(dǎo)熱系數(shù)λ對(duì)對(duì)流換熱系數(shù)h的影響有何不同？試研究下面三個(gè)準(zhǔn)則數(shù)的物理意義及應(yīng)用場合：普朗特準(zhǔn)則數(shù)Pr施密特準(zhǔn)則數(shù)Sc劉伊斯準(zhǔn)則數(shù)Le計(jì)算題（每題13分）為在一個(gè)10mm直徑的鋼球上，涂一層彩色的裝點(diǎn)膜，需在75的爐子中烘烤，然后把它從爐子中拿出來，放在t=23℃，u=10m/s的空氣中舉行冷卻，試計(jì)算球溫冷卻到35℃時(shí)，所需要的時(shí)光。已知：銅球的物性參數(shù)：ρ=8933kg/m3，λ=399W/（m2.k），c=387kJ/(kg.k)空氣的物性參數(shù)：tf=23℃時(shí),λ=2.61×10-2W/（m2.k）ν=15.34×10-6mμ=18.25×10-6(N.s)/m2，Pr=0.702tw=55℃時(shí)，μ=19.85×10-6(N.s)/m外掠圓球流動(dòng)換熱準(zhǔn)則關(guān)系式為:Nu=2+(0.4Re0.5+0.006Re0.64)Pr0.4(μf/μw)0.25一車間內(nèi)，有一根外徑為170mm，內(nèi)徑為160mm的蒸汽通道，管道的導(dǎo)熱系數(shù)λ1=58W/（m2.k），在管道外壁籠罩一層保溫材料，厚度為30mm，導(dǎo)熱系數(shù)λ2=0.058W/（m2.k），蒸汽管道的內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)表面溫度tw1=350℃，隔熱保溫層外表面的發(fā)射率ε=0.9.已知車間內(nèi)空氣溫度tf=25℃，對(duì)流換熱系數(shù)hc=5.6W/m2.k,周圍環(huán)境溫度ts=同濟(jì)大學(xué)1996年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題一、問答題（20分）短圓柱體在加熱爐中被加熱時(shí)，其最高溫度和最低溫度各在何處？可采用什么主意來決定這些地點(diǎn)的溫度。試說明黑體、灰體和實(shí)際物體（固體）的輻射特性和吸收特性的異同。試?yán)L出順流時(shí)，冷、熱流體沿?fù)Q熱面溫度變化的曲線：m1c1＞m2m1c1＜m2m1c1為m1c1為試就管內(nèi)層流和恒壁溫工況，研究在熱充足發(fā)展階段內(nèi)，局部對(duì)流換熱系數(shù)沿管內(nèi)的變化情況，并分析緣故。計(jì)算題（30分）以水平蒸汽管外包有保溫材料，保溫材料的表面溫度30℃，外直徑為200mm遠(yuǎn)離蒸汽管的環(huán)境溫度為10℃，保溫材料和周圍環(huán)境之間輻射換熱系數(shù)εn=4.54W/(m已知：定性溫度tn=20℃時(shí)的空氣物性參數(shù)：λ=2.83×10-2ν=17.95×10-6m橫管自由對(duì)流換熱準(zhǔn)則方程：Nu=0.53(Gr.Pr)1/42、160℃的油在薄壁套管式換熱器中冷卻到60℃，25℃的水作冷凝劑。油和水的流量均為2kg/s，內(nèi)管直徑為0.5m.套管換熱器的傳熱系數(shù)K=250W/m2.k；油的比熱容c1同濟(jì)大學(xué)1997年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題一、概念題（20分）一大平壁兩側(cè)表面溫度分離為t1和t2，且t1>t2。試問在下列的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱烈況下，平壁內(nèi)的溫度分布曲線的形狀是怎樣的？=1\*GB3①平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)；=2\*GB3②平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大；=3\*GB3③平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，但平壁內(nèi)有內(nèi)熱源。管內(nèi)流動(dòng)到達(dá)充足發(fā)展階段的特征是什么？達(dá)到熱充足發(fā)展的特征是什么？請(qǐng)說明遮熱板的遮熱原理。傳熱單元數(shù)NTU的定義式及其物理意義是什么？計(jì)算題（30分）直徑為3mm的鋼珠，密度ρ=7701kg/m3，比熱容c=0.46kJ/(kg.K)，導(dǎo)熱系數(shù)λ=73W/（m.k）,初始溫度t0=500℃，驟然放入.t=20℃的空氣中冷卻，鋼珠表面與空氣間的總換熱系數(shù)h=78W/(m2.k)。試計(jì)算鋼珠冷卻到有一均熱爐，爐膛長4m。寬2.5m、高3m.爐墻和爐底的內(nèi)表面溫度均為1300℃，發(fā)射率ε=0.8。求敞開爐蓋的輻射熱損失為多少？若爐口每邊縮小0.2m同濟(jì)大學(xué)1998年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題概念題（20分）1、在換熱器中，將肋裝在換熱系數(shù)小的一側(cè)和裝在換熱系數(shù)大的一側(cè)的目的是什么？2、試說明臨界熱流通量qmax的決定對(duì)沸騰換熱設(shè)備的安全或經(jīng)濟(jì)性有什么重要意義？3、試分析沿著豎平板自由對(duì)流時(shí)，由底部到頂部各處局部換熱系數(shù)的變化，并分離分析平板溫度高于和低于周圍介質(zhì)溫度時(shí)的情況。4、用相同的玻璃材料制成若干個(gè)不同直徑的圓球，把它們加熱到同樣的溫度。此時(shí)，如圓球驟然被溫度為tf，對(duì)流換熱系數(shù)為h的流體冷卻，大直徑的圓球破碎了。試問：圓球的直徑必須滿意什么條件才干不破碎？二、計(jì)算題（30分）1、一無限大平壁的厚度為10cm，兩側(cè)壁溫為100℃和500℃，平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.099（1+0.002t）W/(m.k).試求在導(dǎo)熱系數(shù)λ=λ均和2、由三塊邊寬都為2m的平板，組成一個(gè)截面為正三角形的長通道（即垂直于紙面方向的長度很大，以至于長通道兩端面的輻射作用可以不計(jì)）。每板的參數(shù)如下：板1t1=300℃,ε1=0.6板2t2=30℃ε2=1試求每單位長度板1的輻射散熱量Q和板3的溫度t3，并畫出網(wǎng)絡(luò)圖。同濟(jì)大學(xué)1999年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題概念題（20分）分析一個(gè)半無限大均質(zhì)物體的一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。已知常物性，導(dǎo)溫系數(shù)為a，無內(nèi)熱源，具有勻稱的初始溫度t0。邊界條件有以下三類：（1）τ>0時(shí)，x=0處，溫度升為tw，且恒定不變；（2）τ>0時(shí)，x=0處，有一個(gè)恒定輻射熱源，熱源強(qiáng)度為qw;（3）τ>0時(shí)，x=0處，有一股溫度為tf的熱流體流過,它的對(duì)流換熱系數(shù)為h試寫出這三類問題的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并定性的畫出它們的溫度分布變化的趨勢(shì)。已知在平板x位置處，熱邊界層內(nèi)的溫度分布t(y)=a-by+cy2,式中：a,b,c均為常數(shù)，試求局部對(duì)流換熱系數(shù)hx.試述黑體、灰體和實(shí)際物體（固體）的輻射特性和吸收特性的異同。對(duì)于通過平壁的傳熱過程，當(dāng)忽略壁的導(dǎo)熱熱阻時(shí)，如已知：（1）h1=2h2；(2)h1＞＞h2試寫出它們的壁面溫度與兩側(cè)流體溫度之間的關(guān)系式，并定性畫出溫度分布曲線。計(jì)算題（共50分）設(shè)計(jì)一臺(tái)1-2型管殼式冷油器，殼程內(nèi)走30#透平油，油的體積流量為M1=40m3/h(ρ1=880kg/m3,cp1=1.95kJ/kg.K)，從t1=57℃冷卻到t1=45℃。冷卻水在管殼內(nèi)走（cp2=4.174kJ/kg.k），進(jìn)入換熱器的溫度t2=32℃，溫升不大于4℃。油側(cè)和水側(cè)的對(duì)流化熱系數(shù)h1=400W/(m2.k),h2=5000W/(m2.k)。管壁的導(dǎo)熱熱阻可忽略不計(jì)，水垢的熱阻Qw=0.0002m2.K/w，油垢的熱阻Ro=0.0002m2A和B兩種材料組成一個(gè)復(fù)合平壁（如圖所示）。材料A會(huì)發(fā)熱，qv=1.5×106W/m3,λA=75W/m.k,δA=50mm；材料B不發(fā)熱，λB=150W/m.k,δB=20mm。材料A的外側(cè)為絕熱面，材料B的外側(cè)由水舉行冷卻，tf=30℃,h=1000W/(m2.K).試求穩(wěn)態(tài)情況下，復(fù)合平壁內(nèi)的溫度分布t2、絕熱表面的溫度分布t1與冷卻表面的溫度t3同濟(jì)大學(xué)2000年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)考試試題A概念題（每題5分，共40分）一個(gè)常物性、無內(nèi)熱源、厚度為L的平壁，初始溫度為t1，驟然在x=L處的表面，受到溫度為tf的流體加熱，對(duì)流換熱系數(shù)為h，而在邊界x=0處則徹低被絕熱。（1）試在t-x坐標(biāo)圖上，定性畫出下述情況下的溫度分布：初始情況（τ<0）、穩(wěn)態(tài)情況（τ-∞）和兩個(gè)中間過度時(shí)刻情況；（2）試在q-τ坐標(biāo)圖上的，定型畫出x=0處q(0,τ)和x-L處q(L,τ)如何隨時(shí)光變化的。設(shè)平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)按λ=λ0（1+bt）變化。試寫出此條件下的導(dǎo)熱微分方程，并分析在b>0,b<0和b=0三種情況下，平壁內(nèi)穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源導(dǎo)熱時(shí)的溫度分布，繪出相應(yīng)的溫度分布曲線。3、倘若管徑、流速、和傳熱溫差都相同，試判斷下列各問題中的兩種換熱烈況，何者的對(duì)流換熱系數(shù)最大？并解釋緣故（1）空氣在豎管內(nèi)自下往上流動(dòng)被加熱和空氣在豎管內(nèi)自上往下流動(dòng)被加熱（2）油在豎管內(nèi)自下往上流動(dòng)被冷卻和油在豎管內(nèi)自上往下流動(dòng)被冷卻（3）水在豎管內(nèi)自上往下流動(dòng)被冷卻和水在橫管內(nèi)被加熱（4）水在水平管內(nèi)受迫流動(dòng)被加熱何和在彎管內(nèi)受迫流動(dòng)被加熱4、試分析比較蒸汽在豎壁上的膜狀凝結(jié)換熱過程與空氣在豎壁面附近被冷卻作自由運(yùn)動(dòng)時(shí)的換熱過程之間有何共同特點(diǎn)？又有何區(qū)別？5、試述遮熱板的遮熱原理。6、一如圖所示橫斷面為矩形凹槽，槽寬為W，槽深為H，槽長（垂直于紙面方向）可視為無限長，凹槽內(nèi)各表面A1，A2，和A3均為漫射面。試求：（1）凹槽內(nèi)各表面向槽內(nèi)環(huán)境的輻射角系數(shù)（2）表面A1對(duì)表面A2的輻射角系數(shù)7、對(duì)于（mc）1>(mc)2,（mc）1<(mc)2和（mc）1=(mc)2三種情況，試畫出順流和逆流時(shí)，冷、熱流體沿流動(dòng)方向變化曲線（注重曲線的凹向與（mc）的相對(duì)大小關(guān)系）。8、試分析在傳熱壁面上加肋，可達(dá)到哪些換熱要求？二、計(jì)算題（每題15分，共60分）1、為了測(cè)量大氣壓下水沸騰時(shí)的換熱系數(shù)，將一根長為150mm、直徑為12mm的不銹鋼棒放入水中通電加熱，該不銹鋼棒的電阻率為82×10-8（Ω,m）,導(dǎo)熱系數(shù)為15W/(mK),當(dāng)不銹鋼棒通過775A電流時(shí)，用熱電偶測(cè)得棒體中央溫度為136.2℃，倘若不計(jì)棒端頭的熱損失，試求水沸騰時(shí)的換熱系數(shù).（提醒：半徑為r0的無限長圓柱體的溫度分布為t=tw+qw/4λ.(r02-r22、水以2.5m/s的速度，在內(nèi)徑為20mm、長度為3m的管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)口處水溫為20℃，管壁溫度保持在40水在定性溫度t=25℃λ=0.609W/（m.k）cp=4.178kJ/(kg.k)ρ=997kg/m3ν=0.906×10-6m2/sμf=903×10-6kgμw=653.3×10-6kg/(m.s)Prw管內(nèi)受迫對(duì)流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：Re=104～1.2×106Nu=0.023Ref0.8Prf0.4Re<2200Nu=1.86[RefPrf(d/f)](1/3)(μf/μw)0.14Re=2200～104Nu=0.012(Ref0.87-280)Prf0.4[1+（d/L）(2/3）](Prf/Prw)0.113、薄壁球空殼內(nèi)表面F2包繞著另一球體表面F1，組成了封閉空間。已知兩表面的發(fā)射率分離為ε1=ε2=0.8,直徑d1=0.125m,d2=0.5m,表面F1的溫度為t1=427℃，表面F2的外側(cè)空氣溫度為t2=37℃。設(shè)表面F2的外側(cè)對(duì)流換熱量為同側(cè)的輻射換熱量的5倍。試計(jì)算表面F1和表面F4、一油冷器采用1-2殼管式結(jié)構(gòu)，管子為銅管，外徑為15mm、壁厚1mm，銅管導(dǎo)熱系數(shù)為384W/（m.k）.在油冷卻器中，密度為879Kg/m3，比熱容為1950J/(kg.k),流量為39m3/h的油，從t1ˊ=56.9℃,冷卻到t1ˊˊ=45℃，油在管外的隔板間流，對(duì)流換熱系數(shù)h1=452W/(m2.k)；冷卻水在油冷器的管內(nèi)流，進(jìn)口溫度t2ˊ=33℃,溫升為4℃，對(duì)流換熱系數(shù)h2=4480W/(m2同濟(jì)大學(xué)2001年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)考試試題A問答題（共35分）1、試比較天然對(duì)流換熱、強(qiáng)制對(duì)流換熱及沸騰換熱系數(shù)的大小。（僅給出大小關(guān)系）（3分）2、如圖所示，為一半圓與一平面所組成的表面，溫度保持在500℃，周圍流體的溫度為300℃，對(duì)流換熱系數(shù)h=1W/(m2℃)。已知D=100mm3、二維無熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。網(wǎng)格劃分如圖所示，試導(dǎo)出圖中節(jié)點(diǎn)2的節(jié)點(diǎn)方程。已知環(huán)境溫度為tf，對(duì)流換熱系數(shù)為h，材料A的導(dǎo)熱系數(shù)為λA,材料B的導(dǎo)熱系數(shù)為λB。（4分）4、試寫出大空間天然對(duì)流換熱實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式的普通函數(shù)形式及式中各準(zhǔn)則的定義式。(4分）5、試說明珠狀凝結(jié)比膜狀凝結(jié)換熱系數(shù)高的緣故。（3分）6、一圓筒外表面敷設(shè)熱絕緣層，倘若總的管外徑小于臨界絕緣直徑，則與不敷設(shè)絕緣層的圓管相比，每米管長的散熱量是否會(huì)降低？（3分）7、簡述氣體輻射的特性。（限80字）（4分）8、外掠平板時(shí)邊界層的動(dòng)量積分方程d/dx[∫0δ(u∞-u)udy]=νбu/бy|y=0,為了求邊界層厚度d，速度分布選用多項(xiàng)式u=a0+a1y+a2y2+a3y3，試列出在決定系數(shù)a1,a2,a3,a4時(shí)所采用的邊界條件。（4分）9、如圖所示為一無窮大平板，厚為2δ，初始溫度t0=const,從τ=0時(shí)刻起突將其置于tf的流體中，此處假設(shè)tf<t0.試針對(duì)下列兩種情況畫出時(shí)刻τ1τ2板內(nèi)溫度分布曲線（0<τ1<τ2）=1\*GB3①Bi→∞=2\*GB3②Bi→0（4分）10、試述ε-NTU法和LMTD法相比較所具有的優(yōu)點(diǎn)。（2分）二、按照純凈蒸汽層流膜狀凝結(jié)的簡化假定，已求得冷凝膜中的速度分布為：u=ρlg/μl.(δy-0.5y2),試推導(dǎo)出溫度為ts的飽和蒸汽在壁溫tw的豎壁上冷凝時(shí)液膜厚度的關(guān)系式。(10分)三、向來徑10cm初溫100℃的鋼球放入20℃的水中天然冷卻，銅的密度為8000kg/m3，比熱為380J/（kg.k）,導(dǎo)熱系數(shù)為400W/(m.k),水與銅球的天然對(duì)流換熱系數(shù)為240W/(m2.k),試計(jì)算：（1）時(shí)光常數(shù)；（2）球的溫度降到四、一長為L的薄板，兩端分離接于溫度為T1與T2的墻壁上，如圖所示。板以對(duì)流換熱方式將熱量傳給溫度為T∞的周圍流體，假定T1>T2>T∞，板與周圍流體的對(duì)流換熱系數(shù)為h，板的導(dǎo)熱系數(shù)為λ，板的橫截面積為f，橫截面的周長為U，試推導(dǎo)出=1\*GB3①板的溫度；=2\*GB3②板的散熱量。（15分）五、已知兩個(gè)互相垂直的正方形表面的溫度分離為T1=103K，T2=500K。如圖所示，其黑度分離為ε1=0.6，ε2=0.8，該表面位于一絕熱房間內(nèi)，試計(jì)算表面與表面之間的角系數(shù)X1,2及兩表面之間的凈換熱量Q.（20分）六、一冷凝換熱器殼程為膜狀凝結(jié)換熱，工質(zhì)溫度為80℃，冷凝換熱系數(shù)為104W/(m2k),管程為一根蛇形管，管內(nèi)徑為20mm，壁厚為3mm，管壁導(dǎo)熱系數(shù)為100W/(m.k).總污垢熱阻為0.001m2.K/W,管內(nèi)流冷卻水，流速為2m/s，入口水溫為20℃水的熱物性：溫度密度導(dǎo)熱系數(shù)比熱粘度℃kg/m3W/(m.℃)kJ/（kg.k）Kg/(m.s)20998.259.9×10-24.1831004×10-640992.263.5×10-24.174653.3×10-660983.165.9×10-24.179469.9×10-6管內(nèi)紊流強(qiáng)制對(duì)流換熱的關(guān)聯(lián)式為：Nuf=0.023Ref0.8Prfn加熱流體時(shí)n=0.4,冷卻流體時(shí)n=0.3.同濟(jì)大學(xué)2001年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題B基本概念思量與分析（每題8分）試定型畫出在如圖所示的多層復(fù)合平壁中，舉行一維導(dǎo)熱時(shí)的溫度分布曲線。設(shè)每層厚度相等，即δ1=δ2=δ3=δ4，λ1=λ2>λ3,λ3<=λ4，tw1>tw2.運(yùn)用雷諾比擬理論求解管內(nèi)對(duì)流換熱時(shí)，其最容易的準(zhǔn)則方程式為：St=f/8.試問使用該公式的條件有哪些？在對(duì)流換熱的理論分析和實(shí)驗(yàn)研究過程中，當(dāng)流體流過各種非圓形流道時(shí)，采用當(dāng)量直徑（或水力直徑）來表示其流道截面。試計(jì)算如圖所示的環(huán)形通道（即外徑D與內(nèi)徑d之間的夾層）和流體只占半管道截面流動(dòng)時(shí)的當(dāng)量直徑。在一塊豎壁面上舉行凝結(jié)換熱時(shí)，其換熱過程可以采用怎樣的無量綱準(zhǔn)則數(shù)的準(zhǔn)則關(guān)系式表示和舉行分析？在某傳熱過程中，熱量自高溫物體一側(cè)穿過壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)的低溫物體處。該過程中壁面為平壁，且是一維無內(nèi)熱源的，兩側(cè)的換熱系數(shù)均為常數(shù)。低溫側(cè)的流體的溫度保持為常數(shù)，倘若高溫側(cè)流體的溫度作周期性變化，設(shè)分析傳熱量能否采用如下公式舉行計(jì)算：Q=FK（tf1-tf2）K=(1/h1+δ/λ+1/h2)-1式中：F為傳熱面積，K為換熱系數(shù)，h1和h2為兩側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)，δ和λ分離為平壁的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)，tf1和tf2為兩側(cè)流體的溫度。計(jì)算題（每題15分）有一圓型直肋（如圖所示）。其外側(cè)總換熱系數(shù)為h,流體的溫度為常數(shù)tf,直肋高為L，直徑為d，導(dǎo)熱系數(shù)為λ，肋根的溫度為t0.求該肋頂部的溫度和總散熱量。（設(shè)肋頂端絕熱，無熱源穩(wěn)態(tài)一維導(dǎo)熱）2、試用熱輻射過程中的維恩位移定律求太陽的最大輻射力及相應(yīng)的波長。設(shè)太陽為黑體，表面溫度為5700K，輻射過程中的物理參數(shù)為：普朗克第一常數(shù)為C1=3.743×108W.μm4/m普朗克第二常數(shù)為C2=1.439×104μm.K3、試計(jì)算兩塊無限大平板之間的空氣的自由對(duì)流換熱的熱量。已知條件：平板平行水平放置，熱面在下，其溫度為t1=65℃,冷面在上，其溫度t2=25℃，夾層的間隙寬度為=40mm?？諝獾臒嵛镄詤?shù)為：λ=2.795×10-2W/m℃,β=3.14×10-3s-1,μ=19.35×10-6J/m2,ρ=1.111kg/m3,Pr=0.698.水平放置平行平板之間的換熱關(guān)系式為：Nu=c(GrPr)n:7000≤GrPr<32000時(shí)，c=0.212,n=0.25GrPr≥320000時(shí)，c=0.061,n=0.3334、在一個(gè)蒸汽-空氣的熱交換器中，采用干飽和蒸汽來加熱空氣，設(shè)空氣的流量為5kg/s，空氣的初始溫度為15℃，干飽和蒸汽的飽和溫度為135℃，換熱過程中的傳熱系數(shù)為40w/（m2℃）,換熱器的換熱面積為55m2,空氣的比熱c試求：=1\*GB3①換熱器中流體的溫度隨換熱面積的變化曲線；=2\*GB3②換熱器中的空氣出口溫度和換熱器的熱交換量。同濟(jì)大學(xué)2002年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)考試試題基本概念題試述對(duì)流換熱過程中Nu數(shù)和St數(shù)的物理含義。在固體導(dǎo)熱問題中，壁面上的Bi數(shù)對(duì)邊界條件有何影響？將一塊初溫勻稱的熱平板豎直放入靜止的冷空氣中，試畫出流場和溫度場的溫度分布。何為輻射表面熱阻與輻射空間熱阻？試推導(dǎo)出兩黑體表面之間輻射換熱時(shí)的角系數(shù)的計(jì)算公式。簡述采用對(duì)數(shù)平均溫差法舉行換熱校核計(jì)算的過程。計(jì)算題有一厚為20mm的平壁，導(dǎo)熱系數(shù)為1.3W/(m.k).為使每平方米的散熱量小于1500w，在外表面上籠罩了一層導(dǎo)熱系數(shù)為0.12W/(m.k)的保溫材料。已知復(fù)合壁的內(nèi)外側(cè)溫度分離為750℃和55兩塊尺寸為1m×2m,間距為1m的平行平板置于室溫t=27℃的大房間內(nèi)，平板背面不參加換熱。已知兩板的溫度和發(fā)射率分離為t1=827℃，t2=327℃，ε1=0.2，ε2=0.5。試計(jì)算每個(gè)板的凈輻射散熱量以及房間墻壁得到的輻射熱量。（已知角系數(shù)X1,2一臺(tái)管殼式換熱器用水冷卻潤滑油，冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)出口溫度分離為20℃和50℃，流量為3kg/s，熱油的進(jìn)出口溫度分離為100℃和60℃.換熱器的傳熱系數(shù)為k=350W/(m2k),試計(jì)算其流量、傳熱量以及所需要的換熱面積。（油c一塊單側(cè)表面為A和初溫為t0的平板，一側(cè)表面驟然受到恒定熱流熱流密度q0的加熱，另一側(cè)受到溫度為t∞的氣流冷卻，對(duì)流化熱系數(shù)為h，試列出物體溫度隨時(shí)光變化的微分方程式并求解之。設(shè)內(nèi)熱阻可以忽略，物性參數(shù)為常數(shù)。試求兩圓心相距為L，其直徑均為D的圓之間的輻射角系數(shù)X1,2(兩圓不接觸L>D).同濟(jì)大學(xué)2003年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)考試試題基本概念題（每題5分，共35分）何為臨界熱絕緣直徑？分析比較Gr和Re的特性和用途。何為傳熱過程的普通定解條件？簡述對(duì)流換熱過程中的相似理論并說明使用主意。何為對(duì)流換熱系數(shù)h的微分方程式？寫出輻射換熱表面熱阻和空間熱阻的定義式，并解釋物理含義。簡述輻射換熱中角系數(shù)定義和特性。簡析題（每題8分，共40分）1、一維穩(wěn)態(tài)常物性無熱源平壁面中的導(dǎo)熱過程，在給定第一類邊界條件時(shí)，溫度分布表達(dá)式為：t=tw1-(tw1+tw2)x/δ(其中tw1和tw2為兩側(cè)壁面溫度，x為坐標(biāo)，δ為壁厚度)，為何式中溫度分布無導(dǎo)熱系數(shù)項(xiàng)？2、向來在某球壁中舉行徑向一維穩(wěn)態(tài)常物性勻稱分布熱源的導(dǎo)熱過程，設(shè)內(nèi)外邊界條件均為第三類邊界條件，試簡析該問題并建立模型求解。3、某表面采納太陽輻射性能不佳，在涂改色彩后輻射性能大大提高。問該表面放在室內(nèi)時(shí)，不同色彩對(duì)輻射換熱有何影響？4、在逆流布置管殼式換熱器中，倘若熱流體由飽和狀態(tài)放熱到過冷態(tài)，冷流體由過冷態(tài)被加熱到飽和態(tài)。試簡析這一換熱過程，并導(dǎo)出對(duì)數(shù)平均溫差的計(jì)算公式。5、分析在傳熱表面的兩側(cè)分離布置肋表面時(shí)，對(duì)傳熱過程的影響有哪些？三、計(jì)算題（每題15分，共75分）1、某銅線的直徑為3mm，每米長的電阻為0.002歐姆。倘若該導(dǎo)線外面包有厚度為1mm和導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m.℃)的絕緣層，其使用溫度為0℃到652、管道內(nèi)的氣流溫度可以采用熱電偶舉行測(cè)量。已知管道面的溫度為90，氣流與熱電偶頭部間的對(duì)流換熱系數(shù)為50W/(m2.℃)，熱電偶頭部輻射率為0.6，裸露熱電偶溫度測(cè)量值為170℃3、在兩塊小間距平行無限大平板之間舉行輻射換熱。設(shè)其均為慢灰表面，輻射率為0.8，溫度分離為527℃和274、初始溫度為25℃的熱電偶放入200℃的氣流中，倘若欲使熱電偶頭部的時(shí)光常數(shù)τ0小于1秒，則熱電偶頭部的直徑應(yīng)為多少？（時(shí)光常數(shù)為ρcpV/Fh）。設(shè)氣流欲熱電偶之間的對(duì)流換熱系數(shù)為350W/(m2.℃)，熱電偶頭部溫度的參數(shù)為：λ=20W/(m.℃)，ρ=8500kg/m3，cp=400J/(kg.℃),輻射率ε=0.85，外界溫度為25℃，與外界的輻射換熱系數(shù)為h=25W/(m25、某平行壁面之間有常壓空氣，一測(cè)溫度為40℃，另一側(cè)壁面溫度有變化，最小值溫度為40℃，最大值為80℃，球該平行壁面之間的最大與最小換熱量的比值。平壁間距為16mm?？諝馕镄詤?shù)為常數(shù)：λ=0.029W/(m.℃)，ν=1.9×10-5m2/s,Pr=0.7。對(duì)數(shù)換熱準(zhǔn)則方程：同濟(jì)大學(xué)2004年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題基本概念題（每題5分，共40分）何為管內(nèi)流動(dòng)的充足發(fā)展階段？解釋名詞“表面有效輻射”和“投射輻射”。寫出Nu和Bi的定義，并說明其含義和用途。用熱電偶測(cè)量流體瞬態(tài)溫度，應(yīng)該如何挑選熱電偶材料、尺寸和換熱條件？哪些因素對(duì)蒸汽凝結(jié)換熱有影響？為什么？（簡述之）什么是集總參數(shù)法？什么是大空間天然對(duì)流換熱？什么是有限空間自由對(duì)流換熱？這與強(qiáng)制對(duì)流換熱中的外部流動(dòng)級(jí)內(nèi)部流動(dòng)有什么異同？試述黑體、灰體、實(shí)際物體的輻射和吸收特性。二、簡答題（每題7分，共35分）在一塊豎壁面上舉行凝結(jié)換熱時(shí)，其換熱過程可以采用怎樣的無量綱準(zhǔn)則數(shù)的準(zhǔn)則關(guān)系式表示和舉行分析？運(yùn)用雷諾比擬理論來求解管內(nèi)對(duì)流換熱時(shí)，其最容易的準(zhǔn)則關(guān)系式為：St=f/8.試問使用該公式的條件有哪些？二維無內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，網(wǎng)格劃分如圖1所示。試導(dǎo)出圖中節(jié)點(diǎn)2的節(jié)點(diǎn)方程。已知頂部溫度為tf,對(duì)流換熱系數(shù)為h，材料A的導(dǎo)熱系數(shù)為λA，材料B的導(dǎo)熱系數(shù)為λB。試比較ε-NTU法和LMTD法的異同點(diǎn)。以壁面溫度為60℃的水平圓柱為例，當(dāng)溫度為20℃流體作天然對(duì)流換熱時(shí)，在定型尺寸相同的情況下，試研究空氣和變壓器油的天然對(duì)流換熱系數(shù)h的相對(duì)大小。已知：對(duì)于水平圓柱，層流時(shí)天然對(duì)流換熱準(zhǔn)則方程為Nub=0.48(GrmPrm)空氣在定性溫度tn=40℃λa=0.0276W/（m.K）cpa=1.009KJ/(Kg.K)ρa(bǔ)=1.12367kg/m2νa=16.97×10-6m2/sβa=3.2×變壓器油在定性溫度tn=40時(shí)的物性參數(shù)：λo=0.123W/（m.K）cpo=1.993KJ/(Kg.K)ρo=852kg/m2νo=16.7×10-6m2/sβo=0.69×計(jì)算題（每題15分，共75分）1、一長為L的薄板，兩端分離接于溫度為T1和T2的墻邊上，如圖2所示。板以對(duì)流換熱方式將熱量傳給溫度為T∞的周圍流體，假定T1>T2>T∞,板與周圍流體間的對(duì)流換熱系數(shù)為h，板的導(dǎo)熱系數(shù)為λ，班的截面積為f，橫截面的周長為U，試推導(dǎo)出①板的溫度分布;②板的散熱量2、試用熱輻射過程中的韋恩位移定律求太陽的最大輻射力以及相應(yīng)的波長。設(shè)太陽為黑體，表面溫度為5700K，輻射過程中的參數(shù)為：普朗克第一常數(shù)為C1=3.743×108W.μm4/m普朗克第二常數(shù)為C2=1.439×104μm.K3、設(shè)有向來肋（如圖3所示）。其外側(cè)的總換熱系數(shù)為h，流體的總換熱系數(shù)為tf,直肋高度為L,導(dǎo)熱系數(shù)為λ，肋根的溫度為t∞。試求該肋頂端的溫度和總散熱量（設(shè)肋頂端絕熱，無內(nèi)熱源一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱）4、已知兩個(gè)相垂直的正方形表面溫度分離為T1=103K,T2=500K.如圖4所示，其黑度分離為ε1=0.6，ε2=0.8，該兩表面位于一絕熱房間內(nèi)，試計(jì)算表面①與表面②之間的角系數(shù)X1,2以及兩表面的凈換熱量Q。5、在一個(gè)蒸汽-空氣熱交換器中，采用干飽和蒸汽來加熱空氣，設(shè)空氣的流量為5kg/s，空氣的初始溫度為15℃，干飽和空氣的飽和溫度為135℃.換熱過程中的傳熱系數(shù)為40W/（m2.K），換熱器的換熱面積為55m2試求：①換熱器中的流體的溫度隨換熱面積的變化曲線；②換熱器中的空氣出口溫度和熱交換器的熱交換量同濟(jì)大學(xué)2005年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)考試試題基本概念題（每題5分，共40分）寫出Pr和Gr的定義并說明其含義和用途。試說明大空間飽和沸騰曲線曲線各段的沸騰狀態(tài)。定性解釋q隨△t變化的邏輯。解釋名詞：角系數(shù)。并說明角系數(shù)的性質(zhì)。具有輻射和吸收能力的氣體，它們的發(fā)射率和吸收率受到哪些因素的影響？試分析比較蒸汽在豎直壁面上的膜狀凝結(jié)換熱過程與熱空氣在豎直壁面附近被冷卻作自由流動(dòng)時(shí)的換熱過程之間有何共同點(diǎn)？又有何區(qū)別？試分析在傳熱壁面上加肋，可到達(dá)哪些傳熱要求？簡述玻璃溫室保溫的原理（限50-70字）。在換熱器熱計(jì)算中，為什么要采用對(duì)數(shù)平均溫差法，而不是采用算術(shù)平均溫差法？并簡述采用對(duì)數(shù)平均溫差法舉行換熱器校核計(jì)算的過程。簡答題（每題7分，共35分）1、如圖1所示，這是一個(gè)直徑為d，長為1的圓棒狀舒展體一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程問題，試寫出該舒展體向周圍空氣散熱量Q(w)的微分和積分計(jì)算式，假定該舒展體溫度分布用t=t(x)表示，材料導(dǎo)熱系數(shù)為λ，換熱系數(shù)為h，空氣溫度為tf.2、倘若管徑、流速、和傳熱溫差都相同，試判斷下列各問題中的兩種換熱烈況，何者的對(duì)流換熱系數(shù)最大？并解釋緣故（1）空氣在豎管內(nèi)自下往上流動(dòng)被加熱和空氣在豎管內(nèi)自上往下流動(dòng)被加熱（2）油在豎管內(nèi)自下往上流動(dòng)被冷卻和油在豎管內(nèi)自上往下流動(dòng)被冷卻（3）水在豎管內(nèi)自上往下流動(dòng)被冷卻和水在橫管內(nèi)被加熱（4）水在水平管內(nèi)受迫流動(dòng)被加熱何和在彎管內(nèi)受迫流動(dòng)被加熱3、試述遮熱板的遮熱原理。4、有勻稱內(nèi)熱源的無限的平板穩(wěn)定導(dǎo)熱條件及溫度分布如圖2所示。(1)畫出q1及q2的方向；（2）比較q1及q2的大小；（3）比較h1及h2的大小。5、在某傳熱過程中，熱量自高溫流體一側(cè)穿過壁面?zhèn)鬟f到另一側(cè)的低溫處。該過程中壁面為平壁，而且是一維無內(nèi)熱源的。兩側(cè)的換熱系數(shù)均為常數(shù)，低溫側(cè)的流體溫度保持常數(shù)。倘若高溫側(cè)的流體的溫度作周期性變化，試分析傳熱量能否用如下的公式舉行計(jì)算：Q=FK（tf1-tf2）K=(1/h1+δ/λ+1/h2)其中：F為傳熱面積，K為傳熱系數(shù)，h1和h2為兩側(cè)的對(duì)流換熱系數(shù)，δ和λ分離為平壁的厚度和導(dǎo)熱系數(shù)，tf1和tf2為兩側(cè)的溫度。計(jì)算題（每題15分，共75分）1、薄壁球空殼內(nèi)表面F2包繞著另一球體表面F1，組成了封閉空間。已知兩表面的發(fā)射率分離為ε1=ε2=0.8,直徑d1=0.125m,d2=0.5m,表面F1的溫度為t1=427℃，表面F2的外側(cè)空氣溫度為t2=37℃。設(shè)表面F2的外側(cè)對(duì)流換熱量為同側(cè)的輻射換熱量的5倍。試計(jì)算表面F1和表面F2、水以2.5m/s的速度，在內(nèi)徑為20mm、長度為3m的管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)口處水溫為20℃，管壁溫度保持在40水在定性溫度t=25℃λ=0.609W/（m.k）cp=4.178kJ/(kg.k)ρ=997kg/m3ν=0.906×10-6m2/sμf=903×10-6kgμw=653.3×10-6kg/(m.s)Prw管內(nèi)受迫對(duì)流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：Re=104～1.2×106Nu=0.023Ref0.8Prf0.4Re<2200Nu=1.86[RefPrf(d/f)](1/3)(μf/μw)0.14Re=2200～104Nu=0.012(Ref0.87-280)Prf0.4[1+（d/L）(2/3）](Prf/Prw)0.113、試推出二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)如圖3所示拐角節(jié)點(diǎn)（i,j）能量守恒表達(dá)式即有限差分方程式。已知右側(cè)壁絕熱；頂點(diǎn)處于溫度為tf、換熱系數(shù)為h的冷流體環(huán)境，同時(shí)受到外界熱輻射qr(W/m3)照耀；有內(nèi)熱源Qr(W/m3)；網(wǎng)格△x=△y；材料導(dǎo)熱系數(shù)為λ。4、用熱電偶測(cè)量氣流溫度，通常把熱電偶接點(diǎn)近似看成一個(gè)圓球體。已知?dú)饬髋c熱電偶接點(diǎn)的h=400W/（m2.k）,熱電偶的物性參數(shù)為：c=400J/(kg.k)、ρ=8500kg/m3,熱電偶接點(diǎn)的時(shí)光常數(shù)τ=1s,試決定（1）熱電偶接點(diǎn)的直徑d；（2）倘若把初溫為t0=25℃的熱電偶放在溫度為t∞=200℃的氣流中，問：當(dāng)熱電偶顯示溫度為t=199℃5、有一臥式單流程蒸汽冷凝器，冷凝蒸汽量G1=1000kg/h,從干飽和蒸汽凝結(jié)為飽和水。蒸汽溫度t1=200℃，汽化潛熱r=2257kJ/kg.冷凝管為n=30根、直徑d=20mm的薄壁銅管（導(dǎo)熱熱阻不計(jì)）。已知冷卻水流量G2=20000kg/h，進(jìn)口水溫為t2=20，冷凝側(cè)h2=16000W/(m2.K),污垢熱阻r=2×10-4(m2(已知管內(nèi)紊流換熱準(zhǔn)則式Nuf=0.023Ref0.8Prf0.4,水的物性參數(shù)為cp=4.178kJ/(kg.k),ν=0.805×10-6m2/s,Prw=5.42,λ=0.618W/(m.k),ρ=996kg/mCY-1分析計(jì)算題某球壁面內(nèi)有勻稱分布的內(nèi)熱源qr(W/m3),導(dǎo)熱系數(shù)為溫度的線性函數(shù)（λ=λ0（1+at），λ0和a均為常數(shù)），球壁面的內(nèi)側(cè)壁面溫度tw1為常數(shù)，外側(cè)給定第三類邊界條件，換熱系數(shù)λ和溫度函數(shù)tf均為常數(shù)。試求在球壁面內(nèi)舉行一維徑向穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程時(shí)的溫度分布及換熱密度分布。（15分）試推導(dǎo)證實(shí)縱掠平壁面能量交換的雷諾類比公式：St=Nu/(RePr)=Cf/2.（15分）試求二維空間隨意兩個(gè)凸表面F1和F2間的輻射熱交換的角系數(shù)。其中a,b,c分離為凸表面F1和F2的邊界點(diǎn)，如圖所示。（8分）已知已知某表面的單色吸收率α2隨波長的變化關(guān)系如圖4a所示，該表面的投射單色輻射G2隨波長的變化圖4b所示。試計(jì)算該表面的全色吸收率α。（15分）一個(gè)逆流式套管散熱器，其中油的問溫度從100℃冷卻到60℃，水由20℃到50℃，傳熱量為2.5×104W，傳熱系數(shù)為350W/m2.k，油的比熱2.13KJ/kg.℃研究題（每題8分）試研究視覺色彩與熱輻射吸收率和輻射綠的關(guān)系。按照導(dǎo)熱機(jī)理研究金屬材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。舉行單相流體受迫對(duì)流換熱過程模擬實(shí)驗(yàn)時(shí)，如何確保兩個(gè)實(shí)驗(yàn)相似？試分析換熱器中的傳熱過程中，熱阻的主要來源以及加強(qiáng)傳熱可以采取的措施。CY-2一、概念題1、試述努謝爾特?cái)?shù)Nu和畢渥數(shù)Bi的物理含義，并作比較。2、分析傳熱過程中污垢熱阻對(duì)傳熱系數(shù)的影響。3、分析下表中四個(gè)工況下的對(duì)流換熱過程的相似性。如要使相似，應(yīng)如何調(diào)節(jié)或改變表中的參數(shù)？工況管型介質(zhì)RePr邊界條件A圓管水30001.2第一類邊界條件B圓管油30002.5第二類邊界條件C方管水30003.2第三類邊界條件D三角型管鹽水300012.5第四類邊界條件在計(jì)算有氣體介質(zhì)的兩個(gè)物體之間在某波長范圍內(nèi)輻射換熱時(shí)，有人認(rèn)為：“因其間存在氣體介質(zhì)，故必須計(jì)及氣體輻射的影響，或建立氣體和兩個(gè)物體輻射換熱的聯(lián)立方程舉行求解”。試分析這一說法是否絕對(duì)準(zhǔn)確。畫出換熱器順流和逆流換熱過程中流體溫度隨傳熱面積變化的關(guān)系圖。并導(dǎo)出平均溫度差的計(jì)算公式。計(jì)算題對(duì)某熱水管道舉行保溫設(shè)計(jì)時(shí)，已知所選的石棉材料的導(dǎo)熱系數(shù)λ=0.11W/m2℃,保溫外部與外層空氣的對(duì)流換熱系數(shù)h=12W/m℃。倘若熱水管的外徑為16、18和40mm，在內(nèi)外溫差為80一根直徑為1mm和長度為1