大慶石油學(xué)院2006年研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題及答案

大慶石油學(xué)院2006年研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)一、名詞解釋（每題2分，共20分）1、導(dǎo)溫系數(shù)

2、對流換熱

3、有效輻射4、肋效率

5、發(fā)射率

6、角系數(shù)7、灰體

8、傳熱過程

9、集總參數(shù)法10、大容器飽和沸騰一、簡答題（每題4分，共40分）1、熱量傳遞的三種基本方式及含義。2、兩同類現(xiàn)象相似的條件。3、用一支插入裝油的鐵套管中的玻璃水銀溫度計(jì)來測量儲氣筒里的空氣溫度，請分析如何減小測試誤差。4、保溫材料越厚，散熱損失越小嗎？為什么？。5、試分別用數(shù)學(xué)語言及傳熱學(xué)術(shù)語說明導(dǎo)熱問題三種類型的邊界條件。6、簡述強(qiáng)化膜狀凝結(jié)換熱的影響因素及強(qiáng)化方法。7、兩滴完全相同的水珠分別落在室內(nèi)120℃和240℃的鐵板上，哪一滴先汽化掉，說明原因。8、遮熱板的作用是什么，并舉兩個(gè)實(shí)例。9、氣體輻射的特點(diǎn)。10、試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程，各環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？（以暖氣片管內(nèi)走熱水為例）。三、計(jì)算題（每題10分，共50分）1、某鍋爐的爐墻由460mm厚的硅磚、230mm厚的輕質(zhì)粘土磚和5mm厚的鋼板組成，爐墻內(nèi)表面溫度為1600℃，外表面為80℃。三層材料的導(dǎo)熱系數(shù)分別為1.85W/(m·K)、0.45W/(m·K)及40W/(m·K)。已知輕質(zhì)粘土磚的最高使用溫度為1300℃，求爐墻的散熱熱流密度，并確定輕質(zhì)粘土磚是否在安全使用溫度范圍內(nèi)。2、一正方體房間，如右圖。由上底，下底和側(cè)面組成的封閉空腔如圖所示，已知角系數(shù)，求3、將初始溫度為400℃，重量為40g的鋁球突然拋入15℃的空氣中。已知對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=40W/m2·K，鋁的物性參數(shù)為ρ=2700kg/m3，c=0.9kJ/kg·K，λ=240W/m·K。試用集總參數(shù)法確定該鋁球由400℃降至100℃所需的時(shí)間。（忽略輻射換熱）。4、用一個(gè)殼側(cè)為一程的殼管式換熱器冷凝1.013*105Pa的飽和水蒸汽，要求每小時(shí)內(nèi)凝結(jié)18kg蒸汽，進(jìn)入換熱器的冷卻水溫度為25℃，離開時(shí)為60℃，設(shè)傳熱系數(shù)K=1800W/（m2·K），問所需的傳熱面積是多少？此時(shí)汽化潛熱為2257.1kJ/kg。(1.013*105Pa壓力下水蒸氣溫度為100℃)5、空氣橫掠過一水平圓管，流速為10m/s，空氣溫度為20℃，圓管壁面溫度為40℃,管外徑為500mm，求對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)、輻射換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及每米管道的散熱量。已知管外橫掠的對流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式:。四、計(jì)算題（本題20分）有一水平管道直徑為200mm，分別包有=0.04W/（m·K），和=0.05W/（m·K）的保溫材料，厚度分別為20mm和30mm，管內(nèi)流有50℃的空氣，流速為10m/s，管外大氣溫度為10℃。（管道厚度很薄，可以忽略不計(jì)）求：1.管內(nèi)的對流換熱系數(shù)。（5分）2.管外的對流換熱系數(shù)。（5分）3.每米管道總的熱阻及傳熱系數(shù)。（5分）4.每小時(shí)5m長管段的散熱量。（5分）備注：1.管內(nèi)流動的對流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式:2.管外橫掠的對流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式:3.管外自然對流換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式:（注：此關(guān)聯(lián)式中定性溫度取管外流體溫度，中的Δt=5℃，其體積膨脹系數(shù)可按管外為理想氣體計(jì)算）4.空氣的熱物性：t℃ρkg/m3CpkJ/kg.Kλ*W/m.Kυ*Pr10℃1.251.02.514.00.720℃1.201.02.615.00.725℃1.181.02.615.50.740℃1.101.02.817.00.750℃1.101.02.818.00.7五、計(jì)算題（本題20分）1、用裸露熱電偶測得爐膛煙氣溫度℃。已知水冷壁壁面溫度℃，煙氣對熱電偶表面的對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)W/(m2·K)，熱電偶的表面發(fā)射率。（1）試求爐膛煙氣的真實(shí)溫度和測量誤差。（2）如果用單層遮熱罩抽氣式熱電偶測爐膛煙氣溫度，如圖所示。已知已知水冷壁壁面溫度℃，熱電偶和遮熱罩的表面發(fā)射率都是0.3。由于抽氣的原因，煙氣對熱電偶和遮熱罩的對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)增加到W/(m2·K)。當(dāng)煙氣的真實(shí)溫度℃時(shí)，熱電偶的指示溫度為多少？2006年研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)答案一、名詞解釋（每題2分，共20分）1、導(dǎo)溫系數(shù)：a=，表示物體內(nèi)部溫度的扯平能力（或材料中溫度變化傳播的迅速）。2、對流換熱：流體與壁面之間的換熱。3、有效輻射：單位時(shí)間離開物體單位表面積上的輻射能。4、肋效率：=5、發(fā)射率：實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力的比值。6、角系數(shù)：從表面1發(fā)出的輻射能落到表面2上的白分?jǐn)?shù)。7、灰體：單色吸收比不隨波長變化的物體。8、傳熱過程：熱量由壁面一側(cè)的流體通過避免傳到另一側(cè)流體中去的過程。9、集總參數(shù)法：忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的瞬態(tài)導(dǎo)熱分析方法。10、大容器飽和沸騰：加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中，液體主體溫度達(dá)到飽和溫度，壁溫高于飽和溫度時(shí)所發(fā)生的沸騰。二、簡答題（每題4分，共40分）1、答：導(dǎo)熱、對流和熱輻射。（1）導(dǎo)熱：物體各部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動而產(chǎn)生的熱量傳遞。（2）對流：對流是指由于流體的宏觀運(yùn)動，從而流體各部分之間發(fā)生相對位移、冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過程。（3）熱輻射：因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。2、答：同名已定準(zhǔn)則相等，單值性條件相似。3、答：(1)選用導(dǎo)熱系數(shù)更小的材料作套管；(2)盡量增加套管高度，6、并減小壁；(3)強(qiáng)化套管與流體間的換熱；(4)在儲氣筒外包以保溫材料。4、答：對于平板，保溫材料越厚，散熱損失越小。而對于圓筒壁，存在一個(gè)臨界絕緣直徑，當(dāng)管道直徑小于臨界絕緣直徑時(shí)，保溫材料越厚，散熱損失越大，只有當(dāng)管道直徑大于臨界絕緣直徑時(shí)，保溫材料越厚，散熱損失才越小。5、答（1）第一類邊界條件：規(guī)定了邊界上的溫度值。（2）第二類邊界條件：規(guī)定了邊界上的熱流密度值。（3）第三類邊界條件：規(guī)定了邊界上物體與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)以及周圍流體的溫導(dǎo)熱問題三種類型的邊界條件。6、答：(1)強(qiáng)化膜狀凝結(jié)換熱基本原則：盡量減薄粘滯在換熱表面上的液膜厚度；(2)實(shí)現(xiàn)方法：用各種帶尖峰的表面使在其上冷凝的液膜減薄，以及使已凝結(jié)的液體盡快從換熱表面上排泄掉。7、答：落在120℃鐵板上的水珠先汽化。因?yàn)?20℃鐵板上的水珠處于核態(tài)沸騰區(qū)，換熱強(qiáng)；而400℃鐵板上的水珠位于穩(wěn)定膜態(tài)沸騰區(qū)，熱量要經(jīng)過熱阻較大的氣膜，換熱系數(shù)非常小。8、答：遮熱板的作用是削弱輻射換熱。如夏天光強(qiáng)的時(shí)候在室外打傘、真空隔熱油管。9、答：氣體輻射對波長有選擇性；氣體輻射和吸收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的。10、答：是傳熱過程。（1）熱水到暖氣片管道內(nèi)壁的強(qiáng)制對流換熱；（2）內(nèi)壁到外壁之間的導(dǎo)熱；（3）外壁與室內(nèi)空氣的對流換熱及外壁與室內(nèi)壁面之間的輻射換熱。

三、計(jì)算題（每題10分，共70分）1、解：

解：

3、解可以用集總參數(shù)法來求解：４、解：無遮熱板時(shí)，單位面積的輻射換熱量：有遮熱板時(shí)，單位面積的輻射換熱量：輻射熱減少的百分?jǐn)?shù)將為：５、解：

℃％=7.4％６、解：℃質(zhì)量流量M：℃７、解：若用石棉保溫：若用巖棉保溫：由此可見：若用石棉保溫，臨界絕緣直徑大于管道直徑，加保溫后散熱損失減少。若用巖棉保溫，其臨界絕緣直徑小于管道直徑，加５mm保溫層，保溫管道外經(jīng)仍小于臨界絕緣直徑，保溫后散熱損失反而增加。由此可見，應(yīng)該用巖棉保溫。

四、計(jì)算題（20分）解：1.管內(nèi)流動的準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式

2．管外自然對流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式，定性溫度為管外流體溫度10℃。3．以單位管長為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)為：Ｗ／（m·Ｋ）以管外表面為基準(zhǔn)的傳熱系數(shù)為：Ｗ／（m２·Ｋ）4.五、計(jì)算題（20分）解（1）由于熱電偶工作端為凸表面，它的表面積相對于水冷壁的面積來說很小，即。因此，它們之間的輻射換熱可按(8－13)計(jì)算。熱電偶的輻射散熱和對流換熱的能量平衡式為（a）于是（b）相對誤差：（2）煙氣以對流方式傳給遮熱罩內(nèi)外兩個(gè)表面的熱