考研传热学各校历年真题

工业学院2006年硕士研究生入学考试传热学考研试题

-、简答题（64分，每小题8分）

1.在高温蒸汽管道外包敷两种不同的保温材料，一种导热系数较小，另外一种导热系数

较大，如果包敷厚度相同，则导热系数较小的应包在内侧还是外侧？为什么？

2.什么叫“临界热绝缘直径”？写出其表达式。

3.设计肋片时，是否肋片越长越好？

4.在求解导热问题时，如果物体表面与环境既有对流换热，又有辐射换热，则边界条件

如何写？

5.水在管内被加热，当水流量增大时，水的出口温度是升高还是降低？为什么？

6.蒸汽分别在宽为2H、高为H的垂直平壁和宽为H、高为2H的垂直平壁上冷凝，试

比较两种情况下冷凝量的大小。

7.冬季和夏季，用空调维持室内恒温，尽管室温都是20℃,但感觉却不同，为什么？

8.•加热器用过热蒸汽加热给水，过热蒸汽在加热器中先被冷却到饱和温度，再凝结成

水，最后被冷却成过冷水。设两种流体为逆流，单相介质部分GhCphvGCCPC,试画出冷、

热流体的温度变化曲线。<P>

二、（20分）厚度为&的平壁，内热源强度为cp,一侧绝热，另一侧暴露在tf的流体

中，对流换热系数为h,平壁导热系数为入，试：（1）写出该问题的微分方程式和定解条件;

（2）求平壁中的温度分布表达式；（3）求平壁中的最高温度。

三、（20分）采用测定伯丝电阻的方法可间接测定横掠钳丝的空气速度，现测得伯丝

直径0.1mm,长10mm,电阻0.2C,通过柏丝的电流1.2A,柏丝表面温度200℃,空气温

度20℃,求空气流速。

四、(22分)一直径为200mm的圆盘加热器1,其正上方为一直径400mm的半球罩2,

它们被放置在27℃的大房间3中。圆盘加热器的底部和侧面均绝热，且11=727°C,对=0.9,

t2=727℃,£2=0.1.求：(1)画出该系统的辐射网络图；(2)半球罩得到的热量；(3)圆

盘加热器的功率。

五、(24分)一条供热管道长500m,架空敷设，管道内径70mm,外径80mm,管外

包敷50mm厚的保温材料，保温材料导热系数为0.05w/(m.k),钢管材料导热系数为40w/

(m.k),管内侧对流换热系数5000w/(m2.k),保温层外侧对流换热系数10w/(m2.k),

热水流量5000kg/h,进口温度110℃,水的比热容4.2kJ/kg.k,空气温度10℃,求热水出口

温度。

上海交通大学10年试题

简答题8道，分析说明题4道，计算题5道，回忆顺序可能不一致

简答题

1.传热有哪几种方式，各有什么特点

2.强制对流和自然对流各有哪几种流态，判别的准则数各是什么，给出具体表达式

3.冬天，一手拿木棒，一手拿铁棒，另一端都放火上烤，铁棒的感觉到热；夏天，一手摸

木板，一手摸铁板，铁板的感觉到凉，用传热原理说明原因

4.北方窗户采用双层窗户隔热，其原因是什么，隔热条件是什么

5.画出水被加热沸腾的曲线，说明为什么1滴水滴在130度的钢板上比420度的钢板上先

烧干

6.有人说d2t/dx2=0的一维稳态导热温度分布与导热系数无关，因为里面没有入，请说明

这种看法对不对，为什么

7.沸腾传热与冷凝传热的强化原则是什么，请在改善表面结构上给出具体措施

8.推导有效辐射与投入辐射的关系，并说明有效辐射有哪几部分组成

—.分析题

1.一厂的热电偶上标有时间常数1S,给出其具体表达市，用传热知识说明标注是否准确，

为什么

---------------3

2.自己划分网格，给出如图所示的

点的二维，稳态，有内热源，第三类边界条件的离散方程

3.冬天菜棚里的空气温度大于0度，但潮湿的地面仍然会结冰，为什么？并给出改善防冻

的措施

4.液-气换热，管内是液，管外是气，现在要强化，可以增加管内流速，减少管壁导热系数,

在管外加肋片，请问明K个最有效，为什么

三.计算题

1.图略，给了一个电熨斗，其实就是一维稳态平壁导热，左边是定加热功率①，右边是与

环境对流（第三类边界条件），给出数学描述和边界条件，并求出温度分布

匕

同_____

5。

2.（1）求出辐射强度（2）求

出在与平面法线成0度和60度时的定向辐射强度

3.一个水平管道，与外界发生自然对流，求与外界的换热量。考查辐射传热和水平管的自

然对流，已经给出了2个自然对流的NU数的经验式，自己计算进行选择

4.（1）写出X|2，X*，X23，

X3.<l+2>;（2）画出辐射网络图；（3）求1与2的换热量。其中所有条件已给，1为漫射

面，2为黑体，3绝热

5.一个换热器的计算问题，53根管子的液-液换热器，所有条件都给出。（1）计算每根管

子的流量；（2）计算管内的换热系数；（3）计算总的传热系数（管外侧为基准）；（4）

计算对数平均温差；（5）计算管子的长度

最后祝大家考研顺利

Editor:Kaaso（Belonely）

E-MAIL：robbeykaaso@

东北电力2005硕士研究生入学试题

考试科目：（411）传热学

适用专业：（080701）工程热物理

（080702）热能工程

（080704）流体机械及工程

（答案必须写在答题纸上,写在试题或其他纸上无效）

一、填空（20分，每空1分）

（1）导温系数a表征了物体的能力；流体粘度v和a的比值组成的无量纲

数是o

（2）根据导热机理，水的气、液和固三态中状态下的导热系数最小。

（3）第一类边界条件是。

（4）傅里叶定律数学表达式是o

（5）在热辐射分析中，把称为灰体。

（6）集总参数法是在非稳态导热中忽略物体的简化分析方法。

（7）当Pr>l时，热边界层的厚度流动边界层的厚度。

（8）同温度下黑体的辐射力。

（9）强化遮热板作用的方法是和。

（10）大空间自然对流换热处于流态时有自模化特征，此时表面传热系数与

___________无关。

（11）4个等温、常物性表面构成的封闭系统，此系统一共有______仝角系数。

（12）有效辐射J由和两部分组成。

（13）在换热器热力算中，效能定义式为;NTU=o

（14）加肋后的总面积与未加肋的表面之比称为。

（15）基尔霍夫定律数学表达式为o

二、简答题（40分，每题5分）

1.试用传热学来解释由于大气污染造成地球气温上升加速的原因。

2.在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？

3.写出Bi准则表达式；并说明Bi-O时无限大平壁内温度随时间变化的特征，用作

图说明之。

4.分别写出Re、Nu、Gr各准则的表达式，并说明各物理含义。

5.凝结换热有哪两种形式？哪种表面传热系数大些？为什麽？

6.实际物体的发射率e与其吸收比a从影响因素上看有何区别？

7.当采用肋片增强传热时，应把肋片加装在哪一侧？为什么？

8.试解释为什么高温过热器一般采用顺流与逆流的混合布置？

三、计算题

（1）（10分）两根不同直径的蒸汽管道，外面都覆盖一层厚度相同、材料相同的热绝缘层。

如果管子表面以及热绝缘层外表面的温度都相同，试问：两管每米长度的热损失相同

吗？若不同，哪个大？试证明之。

（2）（13分）有一可忽略其内部导热热阻，初始温度为20℃的小金属球，放入800C的炉

中加热，10秒后该球温度为200℃,试确定该球的时间常数；并计算金属球温度上升

到300℃所需时间？

（3）（12）压力为1.013X105pa的饱和水蒸气在高0.4m的竖壁上两面凝结，壁面温度保持

80℃,凝结量为60kg/h时，壁面应有多宽？

(4)(15分)有一烟筒的表面发射率为0.9,表面温度为80℃,外径为0.1m。该烟筒垂直

穿过室温为20℃,墙壁的温度为17c的大房间，烟筒在大房间内的长度为2m。试计算

烟筒在大房间的总散热量。

(5)(13)水以0.8kg/s的流量在内径为25mm的管内流动，管子内表面温度为100℃,进

口处水的温度为40℃。试求水被加热到80℃时每米管长所需热量。(不考虑修正)

(6)(15)有一台壳管式换热器用来冷却润滑油。冷却水在管内流动，水的入口温度为20℃,

出口温度为40℃,流量为3kg/s；热油入U温度为120℃,出口温度为60℃,传热系数

为500W/(nf.k),温差修正系数W=0.97。若水和油的比热分别为4174J/(kg.k)和2148

J/(kg.k)。试求油的流量和所需的传热面积。

四、(12分)图1中所示的有内热源、常物性的二维导热区域，一个界面为绝热，其余界面

与温度为tf°C的流体发生对流换热，其表面传热系数为hW/(m\k),内热源为Q

(W/m3),试列出节点1、5、6、9的离散方程式。(节点方程不必整理)(图中沿x方

向节点间距为Ax；y方向节点间距为Ay)。

绝热面

丫4789

图1

附：部分计算公式

管内强制对流旺盛湍流实验关联式Nu=0.023Re08Pr04

2

grp2^4

竖壁层流膜状凝结平均表面传热系数/z=1.13

理匕一人)

大空间自然对流换热的实验关联式Nu=0.1l(Gr.Pr)/

膜状凝结时的雷诺数Re=

中

空气的物理性质表

t℃XX102vX106Pr

w/(kg.k)m2/s

302.6716.000.701

402.7616.960.699

502.8317.950.698

水的物理性质表

t℃PXX102nxioGvX10GrPr

kg/m3w/(m.k)kg/(m.s)m2/skJ/kg

60983.265.9469.90.4782357.62.99

80971.867.4355.10.3652309.02.21

90965.368.0314.90.3262283.11.95

100958.468.3282.50.2952257.11.75

注p=l.O13Xl()5pa对应的饱和温度为100。。。

天津商学院2004年考研传热学试题

一、问答题(每题6分，共30分)

1.试说明得出导热微分方程所依据的基本定律。

2.一大平壁两侧表面温度分别为T1和T2,且T1>T2,其导热系数X与温度T呈线性

变化：X=X0+AT,式中入0为正值常数。试画出对应于A>0、A=0和A<0三种情况下一

维平壁稳态导热时的温度分布曲线，并说明理由。

3.什么叫膜状凝结？什么叫珠状凝结？膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地

方？

4.写出Pr数的表达式并说明其物理意义；Pr=l时流动边界层厚度与温度边界层厚度相

等的结论适用于何种场合？

5.什么是有效辐射？若黑体的辐射力为Eb、投入辐射为G,试问黑体的有效辐射J为多

少？

二、计算题(每题15分，共45分)

1.有一厚为20mm的大平壁，导热系数为1.3W/(m-K)。为使每平方米壁面的热损失

不超过1500W,在外表面上覆盖了一层导热系数为0.12W/(m-K)的保温材料。已知复合

壁两侧温度分别为700C及50℃,试确定此时保温层的厚度。

2.•常物性、不可压缩的流体同时流过内径分别为dl与d2的两根直管而被加热，且

dl=2d2.流动与换热均已处于湍流充分发展区域，对流换热的实验关联式为

Nu=O.O23ReO.8PrO4试确定在下列两种情况下两管内平均表面传热系数的相对大小：

(1)流体以同样的流速流过两管；

(2)流体以同样的质量流量流过两管。

3.三个表面构成一个封闭系统，其中表面1、2为黑体，且都为平面；表面3为绝热面。

假定两个黑体表面的面积相等，即A1=A2,温度分别为T1与T2,试画出该辐射换热系统

的网络图，并导出表面3（绝热面）的温度T3的表达式。

山东科大传热学2008年考研试题

一、问答题（每题6分，共10题，60分）：

1.导热问题常见的边界条件分别有那些？

2.写出Bi、Fo、Nu、Pr数的表达式，说明各准则数的物理意义。

3.什么是正规状况阶段，为什么要划分正规状况阶段和非正规状况阶段？

4.简述时间常数的定义及物理意义。

5.什么是相似原理？为什么要引入相似原理？

6.显式差分方程和隐式差分方程在求解时的差别是什么？

7.从流体的温度场分布可以求出表面传热系数，其物理机理和数学方法是什么？

8.竖壁附近自然对流的温度分布，速度分布和换热系数有什么特点？

9.选择太阳能集热器的表面涂层时，该涂料表面光谱吸收比随波长的变化最佳

曲线是什么？有人认为取暖用的辐射采暖片也需要涂上这种材料，你认为合

适吗？

10.对壳管式换热器来说，两种流体在下列情况下，何种走管内，何种走管外？

二、如图所示，平板具有均匀的内热

金，其两侧同时于温度为丐的环境空

发生对流换热，表面传热系数为/?,求

板内的温度分布及热流密度。（14分）

三、任意形状固体，体积为V,表面

为A,具有均匀的初始温度。在初

时刻，突然将其置于温度恒为忆的流体

中，设0＞心。固体与流体间的表面传热系数/?及固体的物性参数保持常数。使

用集总参数法，计算物体内部温度变化及0到7时间内的总换热量。（16分）

四、试阐述强化传热的目的、原则和手段。（14分）

五、一长为30cvn,直径为12.5〃?〃?的铜杆，导热系数为386W/（〃?・K）,两端分

别紧固地连接在温度为200C的墙壁上。温度为38℃的空气横向掠过铜杆，表面

传热系数为17W/（m2.K）。求杆散失给空气的热量是多少？（12分）

六、一导热系数为50W/（m.K）,厚度为50mm的墙壁，稳态时墙壁内沿厚度方

向的一维温度分布为：t=200-2000x2,式中t的单位为。C,x的单位为m。试求：

（1）墙壁两侧表面的热流密度；（2）壁内单位体积的内热源生成热。（8分）

七、一直径为0.8m的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2〃?的同心薄壁

容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05,两容器表面之间

是真空的，如果外表面的温度为300K,内表面温度为95K,试求由于蒸发使液

氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为2.13义1。5//必。（10分）

八、有--换热器把流量为7200kg/h的热流体从100℃冷却至60C,其比热cp=3KJ/

（kg/C）,冷流体是用15℃的地下水，流量为10800kg/h,比热Cp=4KJ/（kg.℃）,

传热系数k=60WZ（m2.K）o求顺流和逆流布置时，所需的换热面积各为多少？

并对结果进行分析。（16分）

广东海洋大学2004年考研专业课试卷传热学

湛江海洋大学2004年攻读硕士学位研究生入学考试

《传热学》（404）试卷（A卷）

（请将答案写在答题纸上，写在试卷上不给分。本科目满分150分）

一、填空题（每小题3分，共27分）

1、传热学中“传热过程”这一术语的特定含义是。

2、在自然对流中，流动的驱动力是，换热的推动力是。

3、特征数是动量扩散厚度与热量扩散厚度之比，它的定义式为。

4、换热器污垢热阻是指。

5、对于等截面直肋，肋片越厚，则肋效率越，肋片越高，则肋效率越

O

6、在国际单位制（SD中，表面传热系数h的单位是，总传热系数k与表面传

热系数h的单位关系是。

7、角系数是指。

8、普朗特数Pr越大的流体，速度边界层厚度6与温度边界层厚度6t之比3/6t越

9、为使外径为d的管道保温措施最佳，应当选用临界热绝缘直径de为的

材料。（a）dc>d；（b）dc=d；（c）dc<d。

二、问答题（每小题8分，共48分）

1、怎样理解有相变的换热问题归属于对流换热范畴？

2、对流换热微分方程h=-|y-0是怎样建立起来的？导热问题中的第三类边界条件也可

写为h=-|y-0的形式，试问两式中各项的意义都一样吗？

3、从传热学的角度考虑，冰箱中的蒸发器是放置在冰箱的上部还是下部更合理？为什么？

4、在炎热夏天，有两个完全相同的贮存液态天然气（LNG）的容器放在一起，一个表面已

结霜，另一个没有。试分析哪一个容器的隔热性能更好？为什么？并解释容器表面结霜原因。

5、控制热流密度的池内沸腾为何要设定预警点（DNB）?否则有可能出现怎样的情况？为

什么？

6、试分别写出傅里叶定律、牛顿冷却公式及黑体辐射的斯忒藩一玻耳兹曼定律的表达式。

三、综合题（每题15分，共75分）

1、一常物性的流体同时流过温度与之不同的两根直管1与2,且d1=3d2,流动与换热均已

处于湍流充分发展区域。试确定下列两种情况下两管内平均表面传热系数的相对大小：

（1）流体以同样的流速流过两管；

（2）流体以同样的质量流量流过两管。

2、导热系数为X、密度为p、比热为c、半径为R,初温为tO的一个铜球掉入水中，水与

球的表面传热系数为h、水温为t8,铜球内部热阻可以忽略，（1）请建立求解铜球温度变

化的方程和定解条件；（2）求出解的表达式。

3、两块平行放置的平板表面发射率均为0.6,其板间距远小于板的高度和宽度，且两表面

温度分别为t1=4270C,t2=270C,试确定：

（1）板1的自身辐射；（2）板1的反射辐射；（3）板2的有效辐射。

4、-台1-2型壳管式换热器用来冷却11号润滑油。冷却水在管内流动，t2'=200042"=

500C,流量为3kg/s,热油入U温度为1000C,出U温度为600C,k=350W/（m2•k）,

C1=2148J/（kg•k）,c2=4174

J/（kg-k）,温差修正系数w=0.895。试计算：（1）油的流量；（2）所传递的热量；的

（3）所需的传热面积。

5、对于稳态、无内热源、常物性（且各向同性）的导热问题

（1）请写出二维直角坐标系中的导热微分方程。（2）请写出第三类边界条件下，边界上

任一节点用相邻节点和环境温度表示的差分方程式（设表面传热系数为h,环境温度为丁8）。

北京科技大学如03年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题

一、筒要回答下列问题（每小题8分）

1、写出下列准则的表达式，并注明各量的物理意义：

BiFoGrNuReEu

2、在工业用换热器中，有的将肋片装在圆管的内表面，圆管外表面为光管；有的换热器正

好相反，为什么？举例说明。

3、为什么称大容器饱和沸腾中的临界热流为沸腾危机或烧毁点？

4、试述强化管内流体对流换热常采用的方法，并简述理由。

5、什么是灰体？在实际工程计算中我们把物体表面当作灰体处理应满足什么条件？而又为

什么要满足这样的条件？

二、（20分）外径为60mm，表面温度为200℃的蒸汽管道，外绝缘层为100mm的正方形截

面，绝热材料导热系数为01W/（m・K）,绝热层外表温度为50C。试计算每米长管道的热损

失。若用同样多的材料做成圆形截面，热损失又是多少？（可假设两种情况下绝热层外表面

与环境的对流换热系数相同）

三、（20分）如图中所示，位于导热系数分别为的和金两种材料界面处的节点。。试推导

出稳态状况下，无内热生成的有限差分方程，若划分网格时令△*=Ay,则此导热问题的

有限差分方程可简化为何种形式。

四、（25分）一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管的外壁温度保持在

初温为25℃、质量流量为0.8kg/s的水从套管换热器的环形空间流过，换热器外壳绝热良好。

环形夹层内管外径为40mm,外管内径为60mm,试确定把水加热到55℃时所需的套管长度

及管子出口截面处的局部热流密度。（不考虑温差修正，水的物性参数为：

X=0.635W/（m•K）,U=653.3X10-6Pa-s,金=4174〃（kg•K）,Pr=4.31）

五、（25分）如图所示，由半径为1m的1/4圆的两直径及圆周所组成的通道，在垂直纸面

方向无限长。表面1的温度和发射率分别为G=20（TC,4=0.2,表面2温度和发射率分别为

t2=27℃,JR）,表面3的发射率为％=05单位长度热流q3=1000W/m。试确定表面3的

温度和表面1,2的单位长度净辐射换热量。

六、（20分）用热电偶测温计测得炉膛烟气温度6=798℃。设已知水冷壁管外表面温度

2

tw=580℃,烟气对测温计表面的对流换热系数a=60W/（m•℃）,烟气可近似地当做透

明介质，测温计表面的黑度£尸0.3,测温计由于导热而产生的测温误差可以略去不计。试求

炉膛烟气的真实温度和测温计山于辐射换热产生的测温误差。

七、（25分）试证明：在两个平行板之间加匕n块遮热板后，辐射换热量将减小到无遮热板

时的」一。（设各板均为漫灰表面，且发射率相同）

n+1

八、（20分）由三个灰体表面组成的封闭辐射系统中，三个面的面积分别为耳、F2和F3,

三个面的辐射率分别为A、与和匕，三个面上的温度分别为I、和T3,试画出该辐射

系统的等效辐射网络图，并列出求解此辐射系统的节点方程组。

北京科技大学2004年硕士学位研究生入学考试试题

一、（30分，每小题6分）简要回答下列问题

1、试分析气体辐射的特点。

2、名词解释：热导率入、对流换热系数a、辐射常数。0以及材料的热辐射率e。

3、解释下列名词：层流边界层、湍流边界层、湍流核心、粘性底层、主流区、雷诺类比。

4、为什么改变内部流动截面形状会改变换热效果？试用充分发展湍流的对流换热公式

N”产0.023Re/Pr厂解释之。

5、扼要阐明下列相似准则的表达式和物理意义：

BiFoGrNuReEu

二、（20分）试给出图1所示平板温度分布T（x）的解析表达式，设平板在芯和X2处分别

有均匀的表面温度Ti和心，导热系数随温度线性变化：k=%o（1+bT）,

三、（20分）考察两个漫射的无限大的平行灰表面，其相隔距离很小，若两表面的黑度均为

0.8,为了要使两表面之间的辐射热流减少至原来的1/10,问所放置在其之间的很薄、且导

热热阻可以忽略的辐射热屏的黑度应是多少？

四、（30分）一个套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管外壁温度保持在100C,

初温为25℃、质量流量为0.8kg/s的水从套管换热器的环形空间中流过，换热器外壳绝热良

好。环形夹层内管外径为40mm,外管内径为60mm,试确定把水加热到550c时所需的套管

长度以及管子出口截面处的局部热流密度。不考虑温差修正，水的物性参数如下：导热系数

（或称热导率）入=0.635W/（m•℃）；动力粘度U=653.3X10-6Pa-s；比热c「4174J/（kg•℃）；

普朗特数Pr=4.31»管槽内旺盛紊流流体与壁面间的对流换热的准数方程为

Nu=0.023Re08Pr04。

五、（25分）两个直径R为0.8m和2为L2m的同心球，中间有空气隔开，两球的表面温

度分别为T=400K和心=300K。

a.若两球是黑表面，问它们之间的净辐射能交换是多少？

b.若两球是黑度々=0.5和与=0.05的漫射灰表面，它们之间的净辐射能交换是多少？

c.若2增加至20m,且7=0.5,与=0・05和3=0-8m,问两表面之间的净辐射能交换是多

少？若其他条件保持不变，将外表面作为黑表面（与=1），问所导致的误差是多少？

六、（25分）对图2所示的圆截面直肋的一维稳态、无内热源、常物性导热问题，试分别列

出节点m和端部节点M的离散方程式。已知圆截面的直径为do

七、（25分）试解释换热器和蓄热室的工作原理，它们各自的优缺点有哪些？请列举强化换

热器和蓄热室换热的措施各3项。

八、（25分）一具有漫射-灰表面且黑度为0.6的热电偶，用其测量流过一大管道内的气体温

度，热电偶的指示温度，为180℃,管壁黑度为0.85且具有均匀温度为450℃,若热电

偶和气流之间的对流换热系数力为125W/（/储.K）,略去热电偶的导热损失，求气流的真

实温度。

北京科技大学2005年硕士学位研究生入学考试试题

一、（40分，每题10分）回答下列问题：

1、分别写出Bi、Nu相似准则数的表达式，请说明其物理意义，并比较Bi、Nu的异同。

2、对于管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？

3、有人认为：''重辐射面（绝热辐射面）既然没有净得失热量，它的存在也就对整个系统不

起任何作用这一看法对不对？为什么？

4、炉气（烟气，燃烧产物）黑度的计算公式是什么？试解释此公式的物理含义。

二、（20分）一根6m长，2kW功率的电阻丝是由直径为0.2cm的不锈钢（k=15.1W/m•K）

制成。电阻丝的工作环境温度为30℃,表面对流换热系数为140W/机2试求解电阻丝

稳定工作时横截面上的温度分布表达式及表面温度值。

三、（20分）水以2kg/s的质量流量流过直径为40mm,长为4m的圆管，管壁温度保持在

90℃,水的进口温度为30℃。求水的出口温度和管子对水的散热量。（水的物性参数为

k=0.653W/m•K,c,,=4.174kJ/kg•K,Pr=4.31,u=653.3X10-6Pa•s,水在管内对流换

热经验公式为Nu=O.O23Re08Pr04）

四、（20分）有一内腔为0.2m义0.2mX0.2m的正方形炉子，被置于室温为27℃的大房间中。

炉底电加热，底面温度为427℃,£=0.8,炉子顶部开口，内腔四周及炉子底面以下均敷设

绝热材料。试确定在不计对流换热的情况下，为保持炉子恒定的底面温度所需供给的电功率。

炉底对炉侧墙的角系数等于0.8。

五、（20分）一具有漫射一灰表面且黑度为0.6的热电偶，用其测量流过一大管道内的气体

温度，热电偶的指示温度，为180℃,管壁黑度为0.85且具有均匀温度Tw为450℃,若热

电偶和气流之间的对流换热系数h为125W/（n?・K）,略去热电偶的导热损失，求气流的

真实温度。

六、（15分）试给出图1所示平板温度分布T（x）的解析表达式，设平板在X1和X2处分别

有均匀的表面温度工和导热系数随温度线性变化：k=k0（1+bT）。

七、（15分）以逆流式换热器为例，试推导换热器设计公式Q=K4tF中平均温压At的计算

Af'-At'

式:A

In

△t'

八、（15分）试解释换热器和蓄热室的工作原理，它们各自的优缺点有哪些？请列举强化换

热器和蓄热室换热的措施各3项。

九、（15分）已知平板跨流的局部对流发热系数为是按x-“2变化。其中X是指距平板前沿

（x=0）的距离。求自前沿到平板上某个位置x的平均对流放热系数元与在x处的局部对流

放热系数儿之比。

北京科技大学2006年硕士学位研究生入学考试试题

一、（30分，每小题5分）简要回答下列问题

1、假定不可压缩，牛顿型流体，常物性，无内热源，忽略摩擦产生的耗散热，试写出二维

稳态对流换热微分方程组，并说明其中各项的物理意义。

2、对于第一类边界条件的稳态导热问题，其解析解与导热系数有没有关系？

3、发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情形下可以按一维问题来处理？

4、对管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？

5、名词解释：有效辐射、表面辐射热阻、重辐射面、遮热板及灰体。

6、试述基尔霍夫对灰体的应用，简要说明该定律在辐射换热计算中的作用。

二、（20分）一块初温为4的平板（单侧表面积为A,厚度为L）,一侧表面突然受到恒定

热流密度外的加热，另一侧表面则受到温度为七的气流冷却，表面传热系数为h«设内热

阻可以不计，其它物性参数均已知。试列出物体温度随时间变化的微分方程式并求解之。

三、（25分）一蒸汽管道的保温层外包了油毛毡，表面发射率为0.93,温度为330K,外径

为0.22m。该管道水平地穿过室温为220c的房间，在房内长度为6m。空气的物性参数如下：

导热系数（或称导热率）X=0.0276W/（m­℃）;运动粘度v=16.96X10飞〃J/s；普朗特数

Pi=0.699o横圆柱表面自然对流换热的准数方程为Nu=0.48（GrPr）°-2\试计算蒸汽管道在

该房间内的总散热量。

四、（25分）利用一同心套管式换热器，将流量为225kg/h、比热为41881J/kg•K的水由35℃

加热至95C,并用流量为225kg/h、比热2095J/kg•K.和温度210kg/h的油作为热流体。若

总传热系数为550W/（m2-K）,且管外径为100mm。求（1）该换热器是逆流式还是顺流

式；（2）换热器的长度。

五、（25分）两个直径？为0.8m和为12m的同心球，中间有空气隔开，两球的表面温

度分别为7]=400K和T2=300K。

a.若两球是黑表面，问它们之间的净辐射能交换是多少？

b.若两球是黑度％=0.5和％=0.05的漫射灰表面，它们之间的净辐射能交换是多少？

若。2增加至20m,且％=0.5,£2=005和Oj=0.8m,问两表面之间的净辐射能交换是多

少？若其他条件保持不变，将外表面作为黑表面（与=1），问所导致的误差是多少？

六、（25分）用单层遮热罩抽气式热电偶测量一设备中的气流温度，如图所示。已知设备内

壁为90C,热接点和遮热罩表面黑度均为0.6,气体对热接点及遮热罩的换热系数分别为

40W/（m2•K）及25W/（m2•K）»当气流真实温度为。=180℃时，热电偶的指示值是

多少？

七、（25分）建立如图所示壁面内拐角节点A的温度的离散方程式。壁面外表面与流体（温

度为0）对流换热，表面传热系数h壁面内有内热源，单位体积内内热源强度为中，壁面

按二维稳态导热问题处理。

八、（25分）考察两个漫射的无限大的平行灰表面，其相隔距离很小，若两表面的黑度均为

0.8,为了要使两表面之间的辐射热流减少至原来的1/10,问所放置在其之间的很薄、且导

热热阻可以忽略的辐射遮热板的黑度应是多少？

北京科技大学2007年硕士学位研究生入学考试试题

一、（30分，每小题5分）简要回答下列问题

1、请写出直角坐标系中，非稳态，有内热源，常导热系数的导热微分方程表达式，并说明

表达式中各项的物理意义。

2、在用裸露热电偶测定气流的非稳定稳定场时，怎样可以改善热电偶的温度响应特性？

3、采用集总参数法求解物体非稳态导热时，需满足什么条件?说明为什么要满足此条件。

4、解释现象：一条架空敷设的电缆使用时发现绝缘层超温，为降温特剥去一层绝缘材料•，

结果发现温度更高。

5解释名词：接触热阻，沸腾的临界热流密度，入口效应，黑体，温室效应。

6、为强化传热，可采取哪些具体措施？

二、（20分）半径为小的圆球，其热导率（导热系数）为入，单位体积发热量为①，浸在

文档为。的流体中，流体与球表面间的对流换热系数为h。求稳态时圆球内的温度分布，

并计算当T,=0.1m,A=4.5W/（m•K）,fl>=5OOOW/nz3,h=15W/（m2•K）,。=20℃时，

球内的最高温度。

三、（25分）在一次对流换热试验中，10℃的水以1.6m/s的流速流入内径为28mm、外径为

32mm、长1.5m的管子。管子外面均匀地缠绕着电阻带作为加热器，其外还包有绝热层。

设加热器总功率为42.05kW,通过绝热层的散热损失为2%,管材的导热系数为18W/（m・K）。

试确定：（1）管子出口处的水的平均温度；（2）管子外面的平均壁温。已知管内对流换热的

准则数方程为：N”=0.023ReP”4,在平均温度下，水的物性参数如下：P=999kg/ZM3,

c=4187J/kg-K,X=0.5865W/（m•K）,v=1.156X10-6m2Is,Pr=8.27。

四、（25分）两漫灰平行平板间存在着辐射换热，并保持表面温度北〉心，表面发射率分别为

因和与。为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同（分别为％和3,且匕<3）

的遮热板将两板隔开。问（1）为使两板之间的辐射换热有最大的减少，遮热板应如何放置?

即应该将该板发射率小的（J）还是大的（e4）一面朝向温度为十的平板？（2）上述两种

放置方式中，哪一种使遮热板温度更高？

五、（25分）长方体加热炉顶面（2mX2.5m）被加热，温度保持800℃,表面发射率为0.8,

底面（2mX2.5m）温度为80℃,可以看作是黑体；四壁（4个2.5mX2.5m）近似是绝热的，

发射率均为0.8。已知炉顶与炉底之间的角系数等于0.17。求：（1）画出针对此问题的辐射

网络图；（2）四壁的温度；（3）加热炉顶面内埋设的电加热器的总功率（不考虑对环境的散

热损失）。

六、（25分）利用一同心套管式换热器，将流量为225kg/h,比热为4188J/kg・K的水由35℃

加热至95℃,并用流量为225kg/h,比热2095J/kg•K和温度210℃的油作为热流体。若总

传热系数为550W/（m2-K）,且管外径为100mm。求（1）该换热器是逆流式还是顺流式；

（2）换热器的长度。

七、（25分）建立如图所示壁面内拐角节点A的离散方程式。壁面外表面与流体（温度为f/）

对流换热，表面传热系数h,壁面内有内热源，单位体积内内热源强度为中，壁面按二维稳

态导热问题处理。

八、（25分）分别画出如下两表面间的自然对流流动示意图：

（1）两平板倾斜，热面在下，冷面在上；

（2）两倾斜平板，上下面等温7；,置于大气温度7；（Tg>Tw）中；

（3）两热竖壁组成的封闭有限矩形空间（上下表面绝热）。

北京科技大学2008年硕士学位研究生入学考试试题

一.（30分，每小题5分）简要回答下列问题：

1、名词解释：热导率入、对流换热系数a、黑体辐射常数气、发射率e和总传热系数k。

2、分别写出毕渥述Bi、努塞尔数Nu、雷诺数Re、傅里叶数Fo和格拉晓夫Gr相似准则数

的表达式，并请说明其物理意义。

3、常物性、无内热源的稳态导热方程产0中不包含任何物性参数，这是否说明导热物体

中的温度分布与导热物体的物性无关，为什么？

4、热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时

间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数

影响较大？为什么？

5、何谓灰体？这种物体表面在现实中并不存在，那为什么可以用于实际物体表面间的辐射

换热计算？

6、试用热阻概念说明辐射遮热板为什么能够“遮热”？板表面的发射率对遮热作用有什么

影响？

二.（20分）有一体积为V,表面积为A,的物体。假设物体内部导热热阻很小，可以忽略,

则物体在同一时刻各点的温度相同。物体与温度为。的环境发生对流换热，换热系数为a,

若物体热导率入、密度P和比热容C均为已知常数，且物体初始温度为力。请推导物体温

度随时间的变化函数

三.（25分）采用测定伯丝电阻的方法可间接测出横掠伯丝的空气速度。现测得销丝直径

0.1mm,长10mm,电阻为0.2。，通过的电流为1.2A,表面温度为200C,空气温度为20℃。

已知Nu=0.911Re038sPJ3,空气的物性参数见下表。假定辐射热损失可忽略不计，试确定

空气的来流速度。

附：空气的物性参数

热导率运动粘度

温度普朗特数

3℃XXio\W/(m«k)vX106,m2/sPr

202.5915.060.703

1103.2724.290.687

2003.9334.850.680

四.（25分）在一热处理过程中，将温度为220C的金属薄板竖直地置于温度为20C,流速

为7m/s的空气气流中。平板沿流动方向长度为3m,宽度为2m,如图1所示。测得作用于

平板的摩擦阻力为0.86N。试确定该金属板与空气间的对流换热系数和传热量。空气的物性

3

参数为：P=1.204kg/m,C;,=1.007kJ/kg•K,Pr=0.7309»

五.（25分）设有如图2所示的几何体，半球表面是绝热的，底面被一直径（D=0.2m）分

为1、2两部分。表面1为灰体，T1=550K,黑度£]=0.35；表面2为黑体，T2=330Ko求：

（1）画出相应的辐射网络图；（2）半球表面3的温度；（3）表面1的净辐射热损失。

六.（25分）一顺流套管式换热器，利用温度为60℃的己二醇（比热为2500J/kg-℃）来

加热流量1.3kg/s,入口温度20℃的甘油（比热为2400J/kg•℃）。换热器出口处两流体温

差为15C.该换热器可视为平壁传热，已知甘油侧换热系数为450W/nz2•"C,己二醉侧换

热系数为515W/机2•c,传热面积为7.6"小。求：（1）传热量；（2）甘油的出口温度;（3）

己二醇的流量。

七.（25分）有一台采暖用的散热器，用管内的热水来加热管外的空气。为了提高散热器的

散热效果，有人提出采用管外加装肋片，并将原来的钢管换成铜管，试从传热角度来评价这

个方案。

八.（25分）有两块无限大平行平板，其发射率分别为0.3和0.8,二者由于温度不同进行辐

射换热，若在两平板之间插入•块两面抛光的铝遮热板，其发射率为0.04,计算由此引起的

辐射换热降低的百分率。

N。：g〃-[

北京科技大学

2010年硕士学位研究生入学考试试题

试题编号：811试题名称：传热学（共2页）

适用专业：动力工程及工程热物理、动力工程____________________________________________

说明：①所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效.

②考试用具：考生自带计算器.

一.（30分，每小题5分）简要回答下列问题：

（1）请写出直角坐标系中，非稳态、有内热源、常热导率（即导热系数）的导热微分方程表达式，并

说明表达式中各项的物理意义.

（2）分别写出毕渥数Bi、努塞尔数Nu、雷诺数Re、傅立叶数Fo和格拉晓夫数Gr相似准则数的表达

式，并请说明其物理意义。

（3）试用简明的语言说明热边界层的概念；与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的简化特

点是什么？

（4）为什么改变内部流动截面形状会改变换热效果？试用充分发展湍流的对流换热公式

Nu,=0.023R-Pr；“解释之.

（5）温度均匀的空腔壁面上的小孔具有黑体辎射的特性，那么空腔内部壁面的辐射是否也是黑体辐

射？

（6）试用热阻概念说明辐射遮热板为什么能够“遮热”？板表面的发射率对遮热作用有什么影响？

二.（20分）直径为0.012m的不锈钢轴承滚珠（密度0=8085kg/m3,热导率2=15.1W/m--C,比热容

Cp=0.480kJ/kg■℃,热扩散率a=3.91xlO'm”）将在水中进行淬火处理.轴承滚珠离开加热炉时温

度均匀，为90（TC,而后在温度为30。（：的空气中停留一会，再浸入水中.如果滚珠在淬火前温度不能

低于850。3试计算滚珠可以在空气中停留的时间（空气的对流换热系数为125W/m2eC）。

=.（25分）采用测定钳丝电阻的方法可间接测出横掠钳丝的空气速度.现测得珀丝直径0」mm,长

10mm.电阻为0.2。，通过的电流为1.2A,表面温度为200七，空气温度为20*C.已知

Nu=0.911Re0J,3Pr,/3,空气的物性参数见下表。假定辐射热损失可忽略不计，试确定空气的来流速度.

附：空气的物性参数

温度热导率运动粘度普朗特数

r,℃2xl0\W/(ink)i/xl06,m2/sPr

202.5915.060.703

1103.2724.290.687

2003.9334.850.680

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£〃-2

四.（25分）考察一功率为800W的家用电熨斗底板的导热问题，如下图所示。底板厚/=0.6cm,面

积为4=160cn?,热导率［=20W/（miC）.底板内表面由电阻恒热流加热，外包有绝热层。已知

达到稳态时，底板外表面温度为85。（2.试：（1）建立电熨斗底板一维稳态导热的微分方程和边界条件；

（2）求解底板内的温度分布；（3）确定底板的内表面温度。

五.（25分）考察两个漫射的无限大的平行灰表面，其相隔距离很小，若两表面的黑度均为0.8,为了

要使两表面之间的辐射热流减少至原来的1/10,问所放置在其之间的很薄、且导热热阻可以忽略的辐

射遮热板的黑度应是多少？

六,（25分）用进口温度为12℃,质量流量为18Xl（）3kg/h的水冷却从分储器中得到的80。＜2的饱和苯

蒸气.使用顺流换热器，冷凝段和过冷段的传热系数均为980W/（m2-K）.己知苯的汽化潜热为395X

103J/kg,比热容为1758J/（kg.K）.试确定将质量流量为3600kg/h的苯蒸气凝结并过冷到40℃所需的

换热面积.

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华南理工大学2006年硕士研究生入学考试传热学试卷

一、名词解释(每小题5分，共30分)

1、热传导；2、对流传热；3、辐射传热；4、传热过程；5、稳态温度场；

6、肋壁总效率。

二、简答题(每小题10分