2004硕士研究生入学

一．选择和填空（每小题5分，共50分）
1．下列材料在常温下导热系数最大的是 。

(a). 纯铜；(b). 纯铁；(c). 黄铜；(d). 不锈钢 2．通过单层圆筒壁导热的热阻表达式为 。

3．一个含有内热源的大平板，其导热系数为50 W/(m ・K)，测得在稳定情况下，其内部温度分布为：t ，则平板内的内热源生成率为2250050x −= 。

4．大空间饱和沸腾曲线可分为自然对流 、 、 和 四个阶段。

5．对于管内湍流换热的实验关联式，当管长较短时，需要进行入口效应修正，其修正系数是一个 （a . 大于1；b . 小于1）的值。

6．毕渥准则数的表达式为 ，傅里叶准则数的表达式为o F 。

1
A 1m
2 Bi 2.5m
7．附图1中表面1对表面2的角系数为2,1X 。

[已知，1.0,2=A X 15.0)1(,2=+A X ]
8．对于粘度很大的油，当进行外掠平板的对流换热时，在同一位置，其流动边界层厚度δ和温度边界层厚度的关系是： （a.t δδ≈；b. t δδ>；c. t δδ<）。

1.5m
t δ附图1
9．一个肋片，测得其肋基处温度为80℃，周围气体温度
为30℃，表面传热系数取20 W/(m 2・K)，肋片表面积为0.2 m 2，查得该肋片的效率为0.6，则该肋片的实际散热量为 W 。

10．
一个可近似认为是漫射灰体的表面，其温度为500K ，表面的发射率为0.5，测得该平板得到的投入辐射为800 W/m 2，此时该平板的有效辐射为
W/m 2。

二．简答题（每小题8分，共40分）
1．解释定向辐射强度和辐射力，对于黑体，给出二者的关系式。

2．以外掠平板的对流换热为例，对流换热问题的数学描述包括哪些方程（只需要文字叙述即可）？ 理论上如何求得表面传热系数？
3．为强化一台冷油器的传热，有人采用提高冷却水流速的方法，但发现效果并不显著。

试分析原因。

4．为什么少量的不凝结气体存在就会使凝结换热大大恶化？
5．太阳能集热器的结构通常是将一组集热管放在一个密封的箱体内，上面是透明的玻璃板。

解释为何采用这样的结构，对集热管表面的涂层有什么样的要求？
三、分析求解（各7分，共14分）
1．如附图2所示一个常物性、无内热源的二维稳态导热问题，列出图中角部节点A 的差分方程式。

2．一块大平板，一侧被电加热器均匀加热，另一侧为第三类边界条件，通电前平板处于环境温
度t ，电热器给出恒定的热流密度[W/m ∞q 2]。

现突然合上开关。

画出初始状态和最后稳定以及中间两个时刻平板内的温度分布曲线。

A
C
f
t h ,四、计算题（共46分）
1. （11分）储存液氮的钢瓶采用中间抽真空的双层结构。

若刚装入液氮后，内筒壁的温度为-196℃，外筒壁的温度为30℃，内、外筒壁的面积分别近似为0.03 m 2和0.035 m 2，内、外筒表面的发射率均为0.45。

（1） 计算此时单位时间钢瓶的散热量？ （2） 为进一步减少散热损失，可采用哪些方法？
2. （15分）一台逆流式换热器刚投入工作时，测得的运行参数如下：热流体
的进出口温度分别为t 360℃和300℃，冷流体的进出口温度分别为
30℃和t 200℃，热流体的热容量=2500 W/K ，换热器的面积为
0.892 m ='1="1t ='2t ="
211c q m 2。

（1） 计算该换热器在刚投入工作时的传热系数；
（2） 若运行一年后，在冷、热流体的进口温度（t ）及热容量（，
）保持不变的情况下，测得冷流体只能被加热到162℃，计算此时该换热器的传热系数； '2'1 t ，11c q m 22c q m （3） 一年后换热器的污垢热阻为多少？
3. （20分）有一块铝合金板，表面温度被均匀加热到227℃，然后垂直地悬挂在一房间内进行冷却，室内环境空气温度和周围墙壁温度分别为21℃和
17℃。

已知板的面积是，厚度为15mm ，表面发射率（黑度）为0.25。

2m 3.03.0×（1） 假定在冷却过程中任何时刻，板的内部温度均匀，建立一个表示板
的温度随时间而变化的关系式。

（2） 计算在冷却的最初时刻，表面换热系数为多少？ h （3） 计算在冷却的最初时刻，它的冷却速率（K/s ）为多少？
附（1）铝合金板的密度取2660 kg/m 3，比热取871J/(kg ・K)；
（2）推荐的自然对流换热的实验关联式：，对于符合理想气体性质的气体，格拉晓夫准则数中的体积膨胀系数n
Gr C Nu Pr)(=T 1=α，定性温度取边界层的算术平均温度，式中由下表确定： n C ,
（3）干空气的热物理性质如下：
t /℃ ρ/（kg/m 3
）p c /[kJ/(kg ・.K)]
λ×102/
[W/(m ・K)] ν
×106/ (m 2
/s)
Pr
100 0.946 1.009 3.21 23.13 0.688 120 0.898 1.009 3.34 25.45 0.686 140 0.854 1.013
3.49
27.8 0.684。