北京工业大学传热学II真题及答案.pdf

北京工业大学历年研究生入学考试 试题及详细参考答案 北京工业大学历年研究生入学考试 试题及详细参考答案 851 传热学 II 851 传热学 II 目录目录 北京工业大学 2000 年研究生入学考试试题.1 北京工业大学 2000 年研究生入学考试试题参考答案.3 北京工业大学 2001 年研究生入学考试试题.7 北京工业大学 2001 年研究生入学考试试题参考答案.9 北京工业大学 2002 年研究生入学考试试题.13 北京工业大学 2002 年研究生入学考试试题参考答案.15 北京工业大学 2003 年研究生入学考试试题.19 北京工业大学 2003 年研究生入学考试试题参考答案.22 北京工业大学 2004 年研究生入学考试试题.27 北京工业大学 2004 年研究生入学考试试题参考答案.30 北京工业大学 2005 年研究生入学考试试题.37 北京工业大学 2005 年研究生入学考试试题参考答案.40 北京工业大学 2006 年研究生入学考试试题.48 北京工业大学 2006 年研究生入学考试试题参考答案.50 北京工业大学 2007 年研究生入学考试试题.57 北京工业大学 2007 年研究生入学考试试题参考答案.59 北京工业大学 2010 年研究生入学考试试题.67 北京工业大学 2010 年研究生入学考试试题参考答案.69 北京工业大学 2011 年研究生入学考试试题.75 北京工业大学 2011 年研究生入学考试试题参考答案.77 北京工业大学 2012 年研究生入学考试试题.84 北京工业大学 2012 年研究生入学考试试题参考答案.86 北京工业大学 2013 年研究生入学考试试题.90 北京工业大学 2013 年研究生入学考试试题参考答案.93 北京工业大学 2014 年研究生入学考试试题.100 北京工业大学 2015 年研究生入学考试试题.102 852 传热学 II 考试大纲.104 北京工业大学近四年硕士研究生 0807 及 0852 复试分数线. 105 2015 年动力工程专硕（08056）初试录取人员成绩汇总表. 106 2015 年动力工程复试成绩汇总表.107 2015 年动力工程及工程热物理初试录取人员成绩汇总表. 109 2015 年动力工程及工程热物理复试录取人员成绩汇总表. 111 历年真题考察重点汇总笔记.102 权威北京工业大学传热学II、 工程热力学考研真题资料， 订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 3 北京工业大学 2000 年研究生入学考试试题北京工业大学 2000 年研究生入学考试试题 科目代码：851科目名称：传热学 II 请将答案做在答题纸上，在试卷上做解答按零分处理。 一.简答题（每题 6 分，共 30 分） 1.试推导圆管的临界热绝缘直径的表达式。 2.写出 Bi,Re,Gr,Pr 的准则表达式，并揭示其物理意义。 3.管内紊流强迫对流换热时，流速增加一倍，其他条件不变， 对流换热系数如何变化。管径缩小一半，体积流量等其他条 件不变，对流换热系数如何变化。 4.在大气压下将同样的两滴水滴在表面温度分别为 120和 400 的铁锅上，试问滴在哪种锅上的水先被烧干，为什么？ 5.近十年来，地球气温逐年上升，有人认为是工业生产生成的大 量 2 CO、 2 SO等气体排入大气造成的，试从传热学的角度对这种 观点做出解释。 二.计算题（每题 10 分，共 70 分） 1.试推导有均匀分布内热源（强度为，单位为 w/m 3),变导数系 数的无限大平壁稳态导热的导热微分方程。 2.圆管壁外半径 r0,内半径 ri，外表面与内表面的温度分别是 t0 和 ti(t0大于 ti） ，为常数，试导出其温度分布的表达式。 共 2 页第 1 页 权威北京工业大学传热学II、 工程热力学考研真题资料， 订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 4 科目代码：851科目名称：传热学 II 3.初温相同的金属薄板、细圆柱体和小球（材料均为紫铜）放在 同一种介质中加热，如金属薄板的厚度、细圆柱体的直径、小 球的直径相等，表面传热系数相同，求把它们加热到同样的温 度所需的时间之比。 4.用单元体热平衡法推导内热源强度为的二维稳态导热内部节 点的差分方程。 5.两个面积相同的黑体表面任意地放置于同一个绝热包壳中。假 定黑体的温度分别为 T1和 T2，试画出该辐射传热系统的网络图， 并导出绝热包壳表面温度 T3的计算式。 6.换热器中，一种流体由过热蒸汽冷却到过冷液体，另一种流体 无相变，试画出两种流体的沿程变化，此时换热器的平均传热 温度差如何计算。 7.厚的平壁的一侧被红外辐射加热，投射强度为 G，平壁的表 面发射率为，导热系数，周围环境温度 tf,壁面到周围环境 的 换热系数是 a,求稳态时收红外线辐射壁面温度 tw1 共 2 页第 2 页 权威北京工业大学传热学II、 工程热力学考研真题资料， 订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 5 北京工业大学 2000 年研究生入学考试试题参考答案北京工业大学 2000 年研究生入学考试试题参考答案 科目代码：851科目名称：传热学 II 一.简答题 1.解：设圆管的长度为 L，圆管的内径为 d1，外径为 d0，管内流体温度 为 t1，管外流体温度为 t2，管内外对流系数分别为 h1 和 h2。 则散热量 021 0 11 21 021 0 11 21 1 2 11 )( 1 2 11 dhd d In dh ttL Ldhd d In LLdh tt ， 又临界热绝缘直径处散热量最大，即0 0 dd d 则有：0 1 2 1 2 020 dhd 解得 2 0 2 h d 即为热绝缘直径 2.答： （1） hl Bi表示物体内部导热热阻与外部换热热阻的比值。 （2） v ul Re表示惯性力与粘性力之比的一种量度。 （3） 2 3 tagl Gr v 表示浮升力与粘性力之比的一种量度。 （4） a Pr表示动量扩散能力与热量扩散能力的一种量度。 3.答：管内紊流强迫对流换热关联式 n fff NuPrRe023. 0 8 . 0 则对流换热系数： dd Nu h n fff f PrRe023 . 0 8 . 0 ，又 v ud f Re。 则有： d v ud h n f f Pr)(023. 0 8 . 0 当流速增加一倍其他条件不变时， f n f f h d v ud h 8 . 0 8 . 0 2 Pr) 2 (023. 0 即对流系数增加 2 0.8 倍。 当管径缩小一半时，体积流量和其他条件不变时，即 共 5 页第 1 页 权威北京工业大学传热学II、 工程热力学考研真题资料， 订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 6 科目代码：851科目名称：传热学 II 2 2 4 ) 2 ( d q uu d q v v 则u d q u v 4 )5 . 0( 4 2 因此 f n f f h d v ud h 8 . 1 8 . 0 2 2 1 Pr) 4 (023 . 0 即对流系数增大 21.8 倍。 4.答：120的水先烧干。原因如下：在大气压下，两滴水分别在 120和 400的铁锅上，当水达到沸腾时，其过热度分别为 20和 300。在 20的过热度下沸腾时处于核态沸腾， 热流密度 q1 比较大， 而在 300 的过热度下沸腾时处于稳定膜态沸腾， 反倒其热流密度q2相对q1 要低， 即 120时铁锅上的水容易蒸干。 5.答：该观点正确，因为 CO2、SO2是三原子气体，三原子气体具有很强的 辐射本领，由于 CO2、SO2对光波的吸收具有选择性，它对红外波段（ 3mm)可以大部分到达地球表面，而地球上一般物体所辐射的红外波 段范围内的热辐射则大量被这些气体吸收，且吸收过程在整个大气层中 进行， 地表热量无法散发到宇宙中去， 致使地球温度逐年上升。（同 2002. 一.6） 二计算题 1.解： 无限大平壁稳态导热可视为一维稳态导热， 设无限大平壁面积为 A, 在一维方向则有： 导入热量： dx dt At x )(，导出热量：dx dx d x xdxx 内热源生产热量:Adx 由能量守恒有： dxxx Adx 即Adxdx dx d x 其中)(. )( )( 2 2 dx td t dx dt dx td A dx dx dt Atd dx d x 将式代入式有：Adx dx td t dx dt dx td A )(. )( 2 2 解得：0)(. )( 2 2 dx td t dx dt dx td 即为其微分方程。 共 5 页第 2 页 权威北京工业大学传热学II、 工程热力学考研真题资料， 订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 7 科目代码：851科目名称：传热学 II 2.解：由题意可知，圆管壁导热为无内热源、稳态导热。 其导热微分方程为： 0)( 1 dr dt r dr d r ，即0)( dr dt r dr d 解得： 21 CInrCt 又由其边界条件有： 00, , ttrr ttrr ii 将代入则有： 2010 21 CInrCt CInrCt ii 解得： i i i i i i Inr rrIn tt tC rrIn tt C )/( )/( 0 0 2 0 0 1 将式代入式有： i i i i i i Inr rrIn tt tInr rrIn tt t )/()/( 0 0 0 0 )/( )/( 0 0 i i i i rrIn rrIn tt tt 即为其温度分布表达式。 3.解：对于材料为紫铜的导体，其导热系数相对较大，内部热阻较小，相 对于外部散热热阻可忽略， 近似可认为 Bi0.1,因此可以采用集中参数 法。则有：exp 0 c cV hA 其中 h cl hA cV c c 。 设金属板厚度、细圆柱体直径、小球直径都为 d。求各导体加热到相同 温度所需的时间之比，即求各自时间常数之比。 金属板： h cd h cd h clc c 2 2/ 1 1 细圆柱体： h cd h cd h clc c 4 4/ 2 2 小球： h cd h cd h clc c 6 6/ 3 3 则：2:3:6: 321 ccc ，即它们加热到同样温度所需时间之比为 6:3:2。 共 5 页第 3 页 权威北京工业大学传热学II、 工程热力学考研真题资料， 订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 8 科目代码：851科目名称：传热学 II 4.解：如下图所示，对内部节点（i,j)应用热平衡，其中以导入单元为正。 由能量守恒则有：0yx nmew , 则其内部节点差分方程为： 0 ,1, ,1, 1, 1 yx y tt x y tt x x tt y x tt y jiji jijijijijiji 5.解：由题意可知，绝缘包壳为重辐射面，设黑体的温度分别为 T1和 T2 的黑体为 1 和 2，绝缘包壳为 3，则其传热系统网络图如下： 其中 2, 11 1 1 XA R , 3 , 22 2 1 XA R , 3 , 13 3 1 XA R 又对 J3 利用基尔霍夫定律有： 0 11 3 , 22 32 3 , 11 31 XA EE XA EE bbbb 化简得： 3 , 23 , 1 23 , 213 , 1 3 XX EXEX E bb b ，又 4 TEb, 则有： 3 , 23 , 1 4 23 , 2 4 13 , 1 4 3 XX TXTX T ，化简得： 3 , 23 , 1 4 23 , 2 4 13 , 1 3 XX TXTX T 6.解：以顺流为例，两种流体温度的沿程变化如下图所示。其中区为过 热蒸汽区，为湿蒸汽区，为过冷水 区。换热器各个区段的平均传热温差 为： )/()( )()( 2 1 21 2 1 21 1 ttttIn tttt tm )/()( )()( 2 1 2 1 2 1 2 1 2 ttttIn tttt tm 共 5 页第 4 页 权威北京工业大学传热学II、 工程热力学考研真题资料， 订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 9 科目代码：851科目名称：传热学 II )/()( )()( 21 2 1 21 2 1 3 ttttIn tttt tm 由热平衡有： 332211mmmm tkAtkAtkAtkA kA ttttIn tttt kA ttttIn tttt kA ttttIn tttt kA tm )/()( )()( )/()( )(