北京建筑工程学院暖燃-《传热学》研究生内部试题

北京建筑工程学院暖燃-传热学研究生模拟试题传热学试题1一、填空题（共20分，每题2分）1.依靠流体的A，把热量由一处传递到另一处的现象，称为热对流。

2.凡平均温度不高于350℃，导热系数不大于A的材料称为保温材料。

3.对应管壁总热阻为 A 时的保温层外径称为临界热绝缘直径。

4.格拉晓夫准则的物理意义 A ；表达式 B 。

5.常物性流体管内受迫流动的充分发展段，沿管长流体的断面平均温度在常热流边界条件下呈 A 规律变化。

6.一维常物性稳态导热物体中，温度分布与导热系数无关的条件是A 。

7.不稳态导热采用有限差分方法求解温度场，节点的显式差分方程是采用 A 差分方法获得的，此差分方程 B 稳定性条件。

8.减弱膜状凝结换热的主要影响因素有 A 、 B 。

9.在热辐射分析中，把 A 称为灰体。

10.有效辐射包括 A 和 B 两部分能。

二、判断题，对的画√，错的画×（共10分，每小题2分）1.换热器中，冷、热流体通过换热器可能经历的最大温差是热流体进口温度与冷流体进口温度之差。

（）2.稳态温度场中，温度处处是均匀的。

（）3.无论在什么条件下，热边界层厚度与流动边界层厚度是相等的。

（）4. 当外径为d 2的管道采取保温措施时，应当选用临界绝缘直径d c >d 2。

（ ）5. 蒸汽在水平管束外表面膜状凝结换热时，从上面数的第一排管子的平均换热系数最大。

（ ）三、 解释名词与基本概念（20分，每小题4分）1. 温度梯度2. 接触热阻3. 傅里叶准则及其物理意义4. 换热器效能5. 对流换热四、 简答及说明题（共40分，每小题8分）1. 简述相似原理内容。

2. 写出Bi 准则，说明（1）Bi ＝0；（2）Bi →∞时，无限大平壁内温度随时间变化的特征，并作图说明之。

3. 为什么改变内部流动截面形状会改变换热效果？试用充分发展段紊流公式0.80.30.023Re Pr f f f Nu =解释之。

4. 为什么太阳灶的受热面要做成黑色的粗糙表面，而辐射采暖板不涂黑色？5. 试用传热学的理论解释热水瓶保温原理。

五、 计算题（60分）1. 一套管式换热器，假定其传热系数为常数，冷流体的质量流量、比热、进出口温度分别为：0.2kg/s 、4000J/(kg ·K)、40℃和90℃；热流体的质量流量、比热、进口温度分别为：0.2kg/s 、2000J/(kg ·K)、200℃。

试确定最大可能传热量和换热器总效能ε。

（10分）2. 如图为一无限大平壁，在其厚度方向x ，划分了n-1等份，间距均为x ∆，其中节点n 为第三类边界条件下的边界节点，大平壁中有一均匀的内热源，内热源强度为V q （W/m 3），采用τ∆不变的定步长的计算，用热平衡法建立一维不稳态导热时，节点n 的节点显式差分方程，并讨论其稳定性条件。

（其中,,,,p f c h t ρλ皆为常数，h 为对流表面传热系数，即对流换热系数）（10分）3. 厚度为10cm 的大平板，通过电流时大平板单位体积的发热功率为3×104W ／m 3，平板的一个表面绝热，另一个表面暴露于20℃的空气中。

若空气与表面之间的表面传热系数（即对流换热系数）为60W/(m 2.K)，平板的导热系数为3W/(m.K)，试确定稳态时平板中的最高温度。

（10分）4. 流量为0.2kg/s 的冷却水，在内径为12cm 的铜管冷凝器中流过，水的进口温度为27℃，出口温度为33℃,管壁温度维持80℃，试问管长应为多少？（15分）已知：水的物性参数如下：τ1k +k 1k -2题图)()23720.80.4430,4.174,61.810995.7,8.0510,Pr 5.420.023Re Pr Re 10o f p f f f f f t C c kJ kg K W m K kg m m s Nu λρν--==⋅=⨯⋅==⨯==≥5. 如右图，若半球半径为2m ，底面被一直径分为2和3两部分，半球内表面1绝热；表面2为灰体，温度为400℃，发射率（黑度）为0.8；表面3为黑体，温度为200℃，1) 计算角系数X 1,2，X 1,3，X 2,1，X 2,3，X 3,1，X 3,2。

2) 画出以上三个面组成的封闭系统的网络图，计算各热阻。

3) 稳态下，表面2与表面3的净辐射换热量。

4) (不用计算)讨论稳态下，表面1与表面3有无净辐射热交换，为什么？5) (不用计算)讨论稳态下，表面1有无净辐射热交换，为什么？（15分） 传热学试题2一、 填空题（共20分，每小题2分）1. 传热过程是由导热、 A 、 B 三种基本传热方式组合形成的。

2. 导热微分方程式是根据热力学第一定律和 A 定律所建立起来的描写物体的温度随 B 变化的关系式。

3. 对流换热过程是靠 A 和 B 两种作用来完成热量传递的。

4. 气体只能辐射和吸收某一定波长范围的能量，即气体的辐射和吸收具有明显的 A 。

5. 对服从兰贝特定律的物体，辐射力E 与任意方向辐射强度I 之间的关系式为 A 。

5题图6. 热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 A 。

7. 自然对流换热在 A 条件下发生关于特征长度的自模化现象。

8. 有效辐射包括 A 和 B 两部分能。

9. 不稳态导热采用有限差分方法求解温度场，节点的隐式差分方程是采用 A 差分方法获得的，此差分方程 B 稳定性条件。

10. 常物性流体管内受迫流动的充分发展段，沿管长流体的断面平均温度在常壁温边界条件下呈 A 规律变化。

二、 判断题，对的画√，错的画×（共10分，每小题2分）1. 流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均表面传热系数最大。

（ ）2. 为减少保温瓶的辐射散热，将瓶胆的两层玻璃之间抽成真空。

（ ）3. 水在水平圆管内受迫流动，管外是空气自然对流，为强化传热应把肋片安装在圆管外表面。

（ ）4. 由两种不同材料制成的大平壁紧密接触时进行稳态导热过程，若已知121223,t t t t δδδ==->-，则 12<λλ 。

（ ） 5. 有一冷凝器，饱和蒸汽在管外凝结成饱和液体，冷却水在管内流，则其平均温差m t ∆与流动方式无关。

（ ） 三、 解释名词与基本概念（20分，每小题4分）1. 温度梯度2. 努谢尔特准则及其物理本质3. 肋片效率4. 辐射强度5. 传热过程1t t x 4题图四、 简答及说明题（共40分，每小题8分）1. 为什么潮湿的多孔材料的导热系数不但比干多孔材料的导热系数大，而且还比水的导热系数大？2. 流体在管内受迫流动换热的其它条件相同时，直管和弯管（如螺旋管）何者换热强？为什么？3. 试说明Bi 数的物理意义。

表面上看Bi 数与Nu 数的表达式相同，其差别是什么？4. 简述窗玻璃的温室效应现象。

5. 增强传热有哪些方法？说出3种方法。

最有效的措施应从何处入手？为什么？五、计算题（共60分）1. 空气在壁温94o w t C =的大管道中流动，用热电偶测量空气温度，热电偶结点表面的发射率（黑度）10.6ε=，空气与热电偶结点之间的表面传热系数（即对流换热系数）2142/()h W m K =⋅，设热电偶读数1177o t C =，试计算空气的真实温度。

（10分） 2. 某建筑物墙内有一厚10cm 、高2m 的空气层，如果空气层内侧面温度为20℃，外侧面温度为37℃，试计算通过空气层的自然对流换热量。

（10分） 已知：空气在1(2037)28.52o C +=下的物性参数为： 313.3210,0.0262/()K W m K αλ--=⨯=⋅，6215.6810/,Pr 0.71m s ν-=⨯=夹层内（气体）自然对流换热的准则关联式为：191540.197(Pr)6000Pr 210e Gr Gr H λδλ⎛⎫=⋅⋅<⋅<⨯ ⎪⎝⎭1915730.073(Pr)210Pr 1.110e Gr Gr H λδλ⎛⎫=⋅⋅⨯<⋅<⨯ ⎪⎝⎭说明：α为热膨胀系数。

3. 已知两长管内受迫对流换热现象相似，测得第一管内的表面传热系数（对流换热系数）21106/()h W m K =⋅，其内径为180d mm =，第二管内径250d mm =，实验采用同一种流体在同样的温度下进行。

试确定第二管内的表面传热系数（对流换热系数）h 2的值。

（10分）4. 直径为2mm 、温度为90℃的电线被20℃的空气流所冷却，电线表面和空气流之间的表面传热系数（对流换热系数）h 1=25W/(m 2·K)。

为了电绝缘和增强散热，拟将电线包一层厚5mm 、导热系数0.17/()W m K λ=⋅的橡胶，设包橡胶后其外表面与空气间的表面传热系数（对流换热系数）2212/()h W m K =⋅。

1） 试问此法能否达到增强散热的目的？2） 如果电线内的电流保持不变，试计算包绝缘后电线表面的温度。

（15分）5. 以传热面积为1.25m 2的逆流式换热器，初运行时，热水质量流量为0.12kg/s ，进、出口温度分别为95℃和55℃，冷水进出口温度分别为30℃和70℃。

在水质量流量及进口水温不变的情况下，经过一段时间运行后发现热水出口温度为65℃，试计算这时换热器的实际传热量及污垢热阻。

（水的比热容可取4.18 kJ/(kg.K)）(15分)。