传热学历年考题

一、简答题（每题6分，共30分）
1、一无内热源稳态平壁导热，材料导热系数为，当时，试画出平壁内
的温度分布曲线并说明理由。

2、和都可写成，试由两准则数的物理意义和定义式中涉及的物理量说明它们的
区别。

3、一球体放在无限大的平板上，试求和。

4
5、已知金属壁的导热系数
，壁厚系数分别为，
若要提高传热系数，应在哪一侧加肋片。

二、试利用热平衡法和付立叶定律证明厚度为微分方程为：。

（10
三、将初始温度为，
直径为钟后纯铜棒的温度降至，已知纯铜的，，试求铜棒与气流之间的对流换热系数。

（15分）
四、空气以的速度横向外掠直径，长的单管，对流换热量为，测得管子前后空气的平均
温度为，试确定管壁温度。

（提示：管壁温度在—
之间） （15分）
五、有一个的矩形房间，高，地表面温度为，顶棚
表面温度为，房间四周墙壁均为绝热，所有各表面的发射率均为
，试求顶棚和地面之间的净辐射换热量。

（20分）
六、一管式空气加热器，空气由加热至，水在
时进入换热器管内，离开时温度为，试画出换热器中流体的温度分布曲线并求出换热器的传热平均
温差。

（10分）
)1(0bt +λλ＝0<b Nu Bi λc
hl 21。

X 12。

X )(5.46C m W
⋅＝λ)(9521C m W h ⋅＝(580022m W h
⋅＝δ0)(212
2=--f t t h
dr dt r dr t d δλ＋C
80mm 20C 34)(1.383C kg J c ⋅=)(386C m W ⋅=λs m 27mm 35m 56.0W 900C 3.25C 150C
160m m 43⨯m 5.2C
27C
128.0=εC 15C 40C 80C
351
t 2
地面
A
一、简答题（每题10分，共40分）
1. 简述雷诺数的物理意义。

影响液体流动的力主要有惯性力和粘性力，雷诺数就是惯性力对粘性力的无因次比值。

2. 用新平底锅烧开水，当热流密度为4.24 ⨯ 104W/m 2时，与水接触的锅底温度为110︒C 。

一段时间后，锅底起了一层3 mm 厚的水垢，其导热系数为1 W/m ·︒C ，设热流密度及与水接触的表面的温度保持不变，试问此时锅底与水垢接触面的温度为多少？
3. 有一气体冷却器，气侧换热系数h 1＝95W/m 2·︒C ，壁面厚度δ＝2.5 mm ，λ＝46.5 W/m 2
·︒C ，水侧换热系h 2
＝5 800 W/m 2
·︒C 。

试计算冷却器的传热系数K ，并指出为提高K 值，应在哪一侧加肋片？
4. 温度为99︒C 的热水进入一个逆流式换热器，并将4︒C 的冷水加热至32︒C ，冷水的流量为1.3 kg/s ，热水的流量为2.6 kg/s ，水的定压比热取定值C P ＝4 183 J/kg ·︒C ，试计算换热器的传热平均温差。

二、如图所示，∆x ＝∆y ，t w 1＝t w 2，试给出节点1、2、3的有限差分方程式。

（15分）
三、初始温度为20︒C 的热电偶突然放入300︒C 的热空气流中，30秒钟后热电偶的指
示温度为160︒C ，试问需要多长时间，热电偶的指示温度才会上升至290︒C 。

（15分）
四、水以1.5 m/s 的速度流过一内径为5 cm 的直管，已知入口水温为10︒C ，出口水温为90︒C ，管子除入口处很短的一段距离外，其余部分每个截面上的壁温都比该截面的平均水温高70︒C ，试问管子长度应为多少？（15分）。

五、在晴朗的夜晚，天空的温度可取为－70︒C ，假定空气与叶片上的露水表面之间的对流换热系数为28 W/m 2
·︒C ，露水与叶片表面之间的传热可忽略不计，露水的蒸发也可忽略不计。

设露水表面发射率为1.0，表面积为A ，露水的冰点为0︒C ，试求空气的温度高于多少度时才不会出现霜冻？（15分）
h t w1
一、设有两块不同材料的平板组成如图所示的平壁，两板的导热系数分别为λ1、λ2，截面积为F1、F2，平壁的一侧维持在均匀的温度t1,另一侧为t2，平壁的厚度为δ。

试用热阻的概念导出该平壁的热流计算式。

（20分）
二、有一气体冷却器，气侧换热系数α1=95W/m2·0C,·0C ，水侧换热系数α2=5800W/m2·0C,试计算此气体冷却器的传热系数并指出提高此换热器传热系数的途径。

（15分）
三、直径为10cm,长10cm 的钢制圆柱体，初始温度为2500C,现将其浸入温度为300C 的某种流体中，若其表面温度突然降至300C,试求出2分钟后圆柱中心的温度。

已知钢的导热系数λ=43W/m ·0C,导温系数a=1.172*10-5m2/s 。

（15分）
四、流量为3kg/s 的水流过一根内径为5cm 的钢管时，从50C 加热到150C,管壁温度保持为900
C,试问钢管长度是多少？（20分）
五、在晴朗的夜晚，远离地面的天空的温度可取为-700C,在无风的情况下，空气与植物叶片上的露水表面之间的对流换热系数为28W/m 2·k,叶片表面与露水之间的导热可忽略不计，露水的蒸发也可忽略不计，露水表面黑度可取为1.0,表面积为F,试问空气温度高于多少时才不会出现霜冻。

设露水的冰点为00C 。

（15分） 露水
叶片
六、在逆流换热器中，初温为1750C,流量为230kg/h,比热为C Ph =2.1kJ/kg ·0
C
的油，将流量为230kg/h 的水从350C 加热至930C,水的比热C PC =4.18kJ/kg ·0
C,试求该换热器的平均对数温差。

（15分）
一、简要回答下列各题（每题5分，共15分）
1、圆筒壁一维稳态导热的温度分布曲线为什么随半径增加而变得平坦？
2、简述紊流对流换热机理。

3、纯铜制的正立方体，每边长为a，一面暴露于流体中，其余5面绝热。

试问在集总参数法计算式中，定型尺寸l
c
=?
二、蒸汽管道外径d
1= 50mm，外包两层厚度为15mm，由不同材料制成的绝热层，A种材料的导热系数λ
a
=0.04W/m·℃,
B种材料的导热系数λ
b
=0.1W/m·℃。

若钢管壁与空气的温差△t为定值，试问下列两种方案中，哪种方案的热损失较小？(1) A在里层，B在外层；(2) B在里层，A在外层。

（15分）
三、厚度为2.5cm的大平版，具有150℃的均匀初始温度，现将其放入温度为30℃的某种液体中，表面温度突然降低
至30℃，平板材料的导温系数为1.8×10-6m2/S, 试计算1分钟后平板中心平面的温度。

（15分）
四、试给出图中节点1、2的温度差分方程式。

（15分）
1 3
2 4 t
f
h
五、两薄壁球壳相套，壳间抽真空，大球壳置于流动的空气中，两球壳的黑度为ε
1=ε
2
=0.5, 直径为d
1
=120mm, d
2
=150mm,
壁温各为t
w1=77℃, t
w2
=27℃, 外侧换热系数为h=20W/m2·℃，试求处于稳定传热时，外侧空气温度t
f。

（20分）
六、水以1kg/S的流量受迫流过内径2.5cm的管子, 水的进口温度为15℃，出口温度为45℃，若沿管全长的管壁温度均高于水温14℃，试问管长为多少？（20分）。