同济大学硕士研究生入学统一考试03-06年传热学真题.doc

同济大学2005年硕士研究生入学考试试题一、基本概念题（每题5分，共40分）1.写出Pr和Gr的定义并说明其含义和用途。2.试说明大空间饱和沸腾曲线各段的沸腾状态，定性解释q随t变化的规律。3.解释名词：角系数，并说明角系数的性质。4.具有辐射和吸收能力的气体，它们的发射率和吸收率受到哪些因素的影响？5.试分析比较蒸汽在竖直壁面上的膜状凝结换热过程与热空气在竖直壁面附近被冷却作自由流动时的换热过程之间有何共同点？又有何区别？6.试分析在传热壁面上加肋，可达到哪些传热要求？7.简述玻璃温室保温的原理（限50-70字）。8.在换热器热计算中，为什么要采用对数平均温差发，而 不采用算术平均温差法？并简述采用对数平均温差法进行换热器校核计算的过程。二、简答题（每题7分，共35分）1.如图1所示，这是一个直径为d，长为1的圆棒状伸展体一维稳态导热问题，试写出该伸展体向周围空气散热量Q（w）的微分和积分计算式，假定该伸展体温度分布用t=t(x)表示，材料导热系数为，换热系数为，空气温度为t f 。2.如果管径、流速和传热温差都相同，试判断下列各问题中的两种换热情况，何者的对流换热系数大？并解释原因：空气在竖管内自下往上流动被加热和空气在竖管内自上往下流动被加热；油在竖管内自下往上流动被冷却和油在竖管内自上往下流动被冷却；水在竖管内自上往下流动被冷却和水在横管内被加热；水在水平直管内受迫流动被加热和在弯管内受迫流动被加热。3.试述遮热板的遮热原理。4.有均匀内热源的无限的平板稳定导热条件及温度分布如图2所示，画出q1及q2的方向；比较q1及q2的大小；比较1及2的大小。5.在某传热过程中，热量自高温流体一侧穿过壁面传递到另一侧的低温流体处。该过程中壁面为平壁，而且是一维无内热源的。两侧的换热系数均为常数，低温侧的流体温度保持常数。如果高温侧的流体的温度做周期性变化，试分析传热量能否采用如下的公式进行计算：Q=FK(tf1-tf2) K=(1/1+/+1/2) 其中：F为传热面积，K为传热系数，1和2为两侧的对流换热系数，和分别为平壁的厚度和导热系数，tf1和tf2为两侧流体的温度。三、计算题（每题15分，共75分）1.薄壁球空腔内表面F2包围着另一球体表面F1，组成了封闭空间。已知两表面发射率分别为1=2=0.8，直径d1=0.125m，d2=0.5m,表面F1的温度为t1=427,表面F2的外侧空气温度为tf=37。设表面F2的外侧对流换热量为同侧的辐射换热量的5倍。试计算表面F1和表面F2之间的辐射换热量。（不计封闭空间的对流换热及薄壁球的导热热阻）2.水以2.5m/s的速度，在内径为20mm、长度为3m的管内流动，进口处水温为20，管壁温度保持40，试确定出口处的水温。水在定性温度t=25时的物性参数：=0.609w/(m.k) Cp=4.178kJ/(kg.k) =997kg/m3 v=0.90610-6m2/s f=90310-6kg/(m.s) Prf=6.22 w=653.310-6kg/(m.s) Prw=6.22管内受迫对流准则关联式：Ref=1041.2105 Nuf=0.023 Ref0.8 Prf0.4 RefT2T-,板与周围流体间的对流换热系数为a，板的导热系数为，板的横截面积为f，横截面的周长为U，试推导出板的温度分布；板的散热量。2.试用热辐射过程中的维恩位移定律求太阳的最大辐射力以及相应的波长。设太阳为黑体，表面温度为5700K。辐射过程中的物理参数为：普朗克第一常数为C1=3.743108w.m4/m，普朗克第二常数为C2=1.439104m3/k。3.有一圆柱直肋（如图3所示），其外侧的总换热系数为a，流体的温度为常数tf,直肋高度为L，导热系数为，肋根的温度为t。求该肋顶端的温度和总散热量（设肋顶端绝热，无内热源一维导热）。4.已知两个互相垂直的正方形表面的温度分别为T1=103K,T2=500K。如图4所示，其黑度分别为1=0.6，2=0.8，该两表面位于一绝热的房间内，试计算表面与表面之间的角系数X1，2以及此两表面的净换热量Q。5.在一个蒸汽-空气热交换器中，采用干饱和蒸汽来加热空气。设空气的流量为5kg/s，空气的初始温度为15，干饱和蒸汽的饱和温度为135。换热过程中的传热系数为40w/(m2.),换热器的换热面积为55 m2。空气的比热Cp=1005J/(kg.k)。试求：换热器中的流体的温度随换热面积的变化曲线； 换热器中的空气出口温度和热交换器的热交换量。2003年同济大学招收攻读硕士研究生入学考试试题一、 基本概念题（每题5分，共35分） 1.何为临界绝缘直径？ 2.分析比较Gr和Re的特性和用途。 3.何为传热过程的一般定解条件？ 4.简述对流换热过程中的相似理论，并说明使用方法。 5.何为对流换热系数h的微分方程式？ 6.写出辐射换热表面热阻和空间热阻的定义式，并解释物理含义。7.简述辐射换热中角系数的定义和特性。二、简析题（每题8分，共40分） 1.一维稳态常物性无热源平壁面中的导热过程，在给定第一类边界条件时，温度分布表达式为：t=tw1-( tw1-tw1)x/(其中为tw1和tw2)两侧壁面温度，x为坐标，为壁厚度）。为何式中温度分布无导热系数项？ 2.已知在某球壁中进行径向一维稳态常物性均匀分布热源的导热过程，设内外边界条件均为第三类边界条件，试简析该问题并建立模型求解。 3.某表面接受太阳辐射性能不佳，在改涂颜色后辐射换热性能大大提高。问该表面放在室内时，不同色彩对辐射换热有何影响？ 4.在逆流布置管壳式换热器中，如果热流体由饱和状态放热到过冷态，冷流体由过冷态被加热到饱和态。试简析这一换热过程，并导出对数平均温度差的计算公式。 5.分析在传热表面的两侧分别布置肋表面时，对传热过程的影响有哪些？三、计算题（每题15分，共75分） 1.某铜导线的直径为3mm，每米长的电阻为0.002。如果该导线外面包有厚度为1mm和导热系数为0.15w/(m)的绝缘层，其使用温度为0到65，求该导线中可以通过的最大电流为多少？ 2.管道内的气流温度可以采用热电偶进行测量。已知管道壁面的温度为90，气流与热电偶头部间的对流换热系数为50 w/(m2)，热电偶头部辐射率为0.6，裸露热电偶温度测量值为170。试求气流温度以及测温的误差，并分析减少测温误差的方法和传热学原理。 3.在两块小间距平行无限大平板之间进行辐射换热。设其均为漫灰表面，辐射率均为0.8，温度分别为527和27。试求各板的自身辐射、有效辐射、入射辐射、反射辐射和辐射换热量。 4.初试温度为25的热电偶放入200的气流中，如果欲使热电偶头部的时间常数c小于1s，则热电偶头部的直径应为多少？（时间常数为CpV/Fa）。设气流与热电偶之间的对流换热系数为350 w/(m2)，热电偶头部材料的参数为：=20 w/(m2)，=8500kg/m3, Cp=400J/（kg），辐射率=0.85。外界温度为25，与外界辐射换热系数为ak=25 w/(m2)。 5.某平行平壁面之间有常压空气。一侧壁面温度为40，另一侧壁面温度有变化，最小值为40，最大值为80。求该平行壁面之间的最大与最小换热量的比值。平壁间距为16mm。空气物性参数为常数：=0.029 w/(m)，v=1.910-5m2/s，Pr=0.7。对流换热准则方程：Nu=0.212(Gr.Pr)0.25。2006年同济大学招收攻读硕士研究生入学考试试题一、 基本概念题（每题5分，共40分） 1.何为傅里叶定律及其物理意义？ 2.肋片效率的概念，以及提高肋片效率的措施。3.对流换热微分方程与第三类边界条件方程的区别。 4.何为膜状凝结、珠状凝结，以及两者的区别？ 5解释名词：辐射强度 重辐射6.角系数的定义，“角系数是一个纯几何因素，无论是对黑体还是别的物体”，这一结论是基于什么条件得出的？二、简答题（每题7分，共35分） 1.在稳态导热过程中，什么情况下温度分布与有关，什么情况下又无关？ 2.两个无限大平壁相交成一无限长柱体，外界为第三类边界，推导出三维立方体非稳态导热立方体顶角上的一点的离散方程。外界流体温度tf ，系数，用隐式差分表达并画图。 3.简述Pr数对外掠平板的边界层厚度、速度梯度、温度梯度、以及局部换热系数的影响。 4.热交换器中，热流体由过热蒸汽冷却成饱和液体再到过冷液体，冷流体无相变，画出逆流顺流温度随A的变化图。三、计算题（每题3分，共15分） 1.热电偶的P、C与流体的h时间常数为1s时的直径 c为1s的热电偶初温t0放入300的流体中升至299时的时间 环境tam=_ 发射率=_ ，当电偶显示295时，流体的实际温度是多少？ 2.外掠平板层流局部Nux紊流，全板长Nu，已知Re为对流，求紊流局部Nux变换器 逆流 油从100降温到60，同时冷水从20被加温到50，已知油C,，k,传热面积A 有污