同济大学传热学真题A4

1、CY-1一、分析计算题1、某球壁面内有均匀分布的内热源 qr（W/m3）,导热系数为温度的线性函数（入= 入0（ 1+at），入0和a均为常数），球壁面的内侧壁面温度t wi为常数，外侧给 定第三类边界条件，换热系数 入和温度函数tf均为常数。试求在球壁面内进 行一维径向稳态导热过程时的温度分布及换热密度分布。（15分）2、试推导证明纵掠平壁面能量交换的雷诺类比公式： St=Nu/（RePr）=Cf/2（. 15 分）3、试求二维空间任意两个凸表面Fi和F2间的辐射热交换的角系数。其中 a,b,c分别为凸表面Fi和F2的边界点，如图所示。（8分）4、已知已知某表面的单色吸收率 a 2随波长的变

2、化关系如图4a所示，该表面的 投射单色辐射G2随波长的变化图4b所示。试计算该表面的全色吸收率 a。（ i5 分）5、一个逆流式套管散热器，其中油的问温度从100C冷却到60C，水由20C到50C,传热量为2.5X 104W,传热系数为350 W/m2.k,油的比热2.13 KJ/kg.C, 求换热面积为多少？如果计入换热器表面污垢热阻0.004mC /W,流体入口温度不变，此时换热器的传热量和流体出口温度为多少？（ 15分）二、讨论题（每题 8 分）1、试讨论视觉色彩与热辐射吸收率和辐射绿的关系2、根据导热机理讨论金属材料的导热系数随温度的变化关系3、进行单相流体受迫对流换热过程模拟实验时，

3、如何确保两个实验相似？4、试分析换热器中的传热过程中，热阻的主要来源以及加强传热可以采取的措 施。CY-2一、概念题1、试述努谢尔特数Nu和毕渥数Bi的物理含义，并作比较2、分析传热过程中污垢热阻对传热系数的影响3、分析下表中四个工况下的对流换热过程的相似性。如要使相似，应如何调整 或改变表中的参数？工况管型介质RePr边界条件A圆管水P 30001.2第一类边界条件B圆管油30002.5第二类边界条件C方管水r 30003.21第三类边界条件D三角型管盐水300012.5第四类边界条件6在计算有气体介质的两个物体之间在某波长范围内辐射换热时，有人认为： “因其间存在气体介质，故必须计及气体辐

4、射的影响，或建立气体和两个物 体辐射换热的联立方程进行求解”。试分析这一说法是否肯定正确。7、画出换热器顺流和逆流换热过程中流体温度随传热面积变化的关系图。并导出平均温度差的计算公式三、计算题1、对某热水管道进行保温设计时，已知所选的石棉材料的导热系数入 =0.11W/miC ,保温外部与外层空气的对流换热系数h=12 W/mC。如果热水管的外径为16、18和40mm在内外温差为80C下，要求散热量q小于80W/m时，问如何选管径和保温层厚度？2、一根直径为1mm和长度为100mm的金属丝，初温为20C,突然置于500C的 空气中。设金属丝与外界的表面换热系数25W/mc，求金属丝温度达到空气

5、的 95%温度值所需要的时间。3、计算如图所示A 和 B 两个物体表面之间的辐射换热角系数。其中：a=b=0.5m,h=1.0m.4、水以1.5m/s的流速通过内径20mn和长度5.5m的管子，压降为42mmH, 管壁平均温度为80C，管内水的平均温度为55C，试由雷诺类比律求管内对 流换热系数。已知水的物性参数为p =985kg/m3, v =0.517 x 10-6m/s,Pr=3.27,c p=4177J/kg C.CY-3一、基本概念题1、写出下列参数的定义式，并说出其物理含义a. 导热系数入b. 对流换热系数 hc. 圆筒壁面传热系数 Kd. 努谢尔特数 Nube. 普朗特数 Pr2

6、、与固定不透明壁面相比，气体辐射换热有何特点？3、分别计算下列流道中的水力当量直径：正方形通道：边长 a夹层通道：间距 b=r 2-r 1二、计算分析题（任选两题）1. 某一长方体金属块的尺寸为15 X 20 x 15mm密度为p =8666kg/m3,入 =26W/m Cp=343W/kgC.初始温度为600C，放入50C的大油池中进行冷却 处理，设油池中的对流换热系数为 450W/rfc，求该问题冷却到120C所需要 的时间。2. 二块平行无限大平壁的表面发射率分别为=0.25和& 2=0.5 ,他们中间放置两面辐射率均为£3=0.05的遮热板，如果平板的温度分别为ti=

7、250C和t2=50C .试求两板之间的辐射换热量以及家遮热板后辐射换热减少的百分比 （不计热传导和对流换热）4、在单流程逆流式换热器中，用高温烟气加热水。高温烟气的流量为13Kg/s,比热容为1010 W/kgC,进口温度为427C,水的流量为12kg/s ,比热为4179 W/kgC ,温度由27C升到87C。换热器的传热系数为900W/rfc，试求高温烟 气的出口温度及换热器的传热面积。CY-41、流体与两平行平板间的对流换热如下面两图所示。试画出两种情况下流体温度分布曲线（注：直接画在下面两张图上） （4 分）（1）qw1=0（2）qw1=qw22、对于右图所示几何结构，试导出从沟槽表

8、面发出的辐 射能中落到沟槽外面的部分部分所占的百分数计算式。 设在垂直纸面方向为无穷长。 （5 分）3、两块不同材料的平板组成如图所示大平板，两板的面积分别为Fl和F2，导热系数分别为入1入2.如果该大平 板的两个表面分别维持在均匀的温度 t 1及t 2.试导出 通过该大平板的到热量 Q的计算式。（5分）4、某一瞬间，假定一厚度为S的无限大平板的温度分布可表示成t=CiX2+C2的形 式，其中C1和C2为已知常数。试求（1）导出此时刻在 X=0 表面处的热流密度 q| X=0=0（2） 证明此时刻平板的平均温度随时间的变化率© t/ © T =2aci,这里a为 平板材料导

9、热系数。 （15分）5、q=1000W/ m2的热流密度沿x方向通过厚S =20mm平板 (见右图)。已知在x=0,10及20mm处温度分别为100C,60C及40C .试据此数据确定平板材料导热系数入=入0 (1+b)(匚为平均温度)中的入0及b. (18分)8、室温为t-=10,大房间有一根d=10cm烟筒，其竖直部分已知空气的物性数据p =1.06kg/m；入=0.029W/mC v =18.97 x 10-6m/s,Pr=0.696.大空间自然对 流换热实验准则式为Nu=C(GrPr)：式中系数c及指数n见附表一。(20 分) 附表一 Nu=C(GrPr) n中的c和n加热表面的形 状及位置系数c及指数n适用范围(GrPr)流态cn竖平板层流0.590.25104-109竖圆柱紊流0.101/3109-1013横圆柱层流0.530.25104-1099、一燃烧试验设备的壁面上安置了一小块直径