东南大学传热学2008考研真题及答案详细解析
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2 2 0.05 = =0.091m 91mm 80mm 。若圆柱外径 d 小于 h0 1.1
3、临界绝缘直径 dcr
d cr 时，散热量随着 d 的增大而增大；若圆柱外径 d 大于 d cr 时，散热量随着 d
的增大而减小，外径在 d cr 处散热量达到最大值。此处若外包材料的外径小于 91mm,则起加速换热的效果，在外径达到 91mm 时效果最好；若外包材料外径 一旦超过 91mm，则起保温作用。 4、显然 X1,2=1 、 X3,2=1。由图可知，单位面积的总辐射热阻为
x
y
i i tm tm ,n1 ,n
y
x
i i tm tm ,n1 ,n
y
x) xy
3
i 1 i i i i i 化简得 t m Fox (t m tm ) Foy (t m +t m )+[1-2(Fox Foy )]t m ,n 1,n 1,n ,n1 ,n1 ,n
间） 。求：绝热面的温度、加热面的净辐射换热量。
4、一套管换热器，管外为 100℃的饱和水蒸气，流量为 0.1 Kg/s，流出时干度 为 0.4，管内冷水进口温度为 35℃，流量为 0.6Kg/s。试求： （1）冷水出口温度 （2）换热器平均温差 （3）传热单元数
2
2008 年传热学专业课试题解析
为 1℃、传热面积为 1m2 时的热流量，是表征传热过程强烈程度的标尺。
二、 简答题 1、相似原理是在相似理论指导下用试验方法求解对流换热问题，所研究的是相 似物理现象之间的联系，相似理论使个别实验结果上升到代表整个相似组的 地位，所得结果具有通用性。因实验中只需测定准则数中包含的物理量，从 而避免了实验测量的盲目性，所求方程的解由相似准则组成的准则关联式求 出；整理实验数据时按准则方程的内容进行，解决了实验数据的整理问题， 在相似理论指导下安排实验，可以大大减小试验次数和工作量，并减少实验 的盲目性。 2、温室效应的原因是温室气体对辐射的吸收具有选择性，这一原理应用于玻璃 暖房种植蔬菜： 当太阳光照射到玻璃上时，由于玻璃对波长小于 3.0μm 的辐 射能穿透比很大，从而使大部分太阳能可以进入到暖房；暖房中的物体由于 温度较低， 其辐射能绝大部分位于波长大于 3.0μm 的红外范围，玻璃对波长 大于 3.0μm 的辐射能的穿透比很小，从而阻止了辐射能向暖房外散失，起到 了温室效应的效果。 3、异：①换热微分方程中 h 是未知量，而第三类边界条件里一般为已知； ②换热微分方程中 是流体的导热系数，而第三类边界条件里一般为导热固体的； ③换热微分方程中
5
'' ' t2 t2
135.46 35 89℃，即出口温度为 89℃ c2 qm 2 4.181 0.6
（2） tm
tmax tmin 100 35 100 89 30.40 0C tmax 100 35 ln ln tmin 100 89
R 1 1
1
1 2 1 1 3 1 4 1 1 1 3 2 X1,2 3 4 X 3,2 2 1 2 2 4
Eb1 T14 ， Eb 2 T24
q Eb1 Eb 2 Eb1 Eb 2 1 1 3 R 2 1 2 2 4
1 ' '' 1 (t2 t2 ) (35 95) 65℃ 2 2
查附录有 c2 4.183KJ / ( Kg K ) ，则传热量为
'' ' t2 t2
135.46 35 88.97℃ c2 qm 2 4.183 0.6
与所设相差甚多，再设出口温度为 89℃，此时 c2 4.181KJ / ( Kg K )
（3） kA
135.46 4.456 KJ / ( K s) tm 30.40
NTU
kA 4.456 1.772 qmc min 4.181 0.6
6
一、 名词解释 1、集中参数法：当固体内部热阻远小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，
以致可以认为整个固体在同一时刻处于同一温度下， 这时所要求解的温度 仅是时间的一元函数， 而与空间坐标无关。 这种忽略物体内部导热热阻的 简化分析方法称为集中参数 法。
来自百度文库
2、充分发展段：当速度边界层即温度边界层汇合于管子中心线后，流动逐渐趋于稳定，则
t t 为近壁流体的温度梯度，而第三类边界条件中 一般为导 x y
热固体边界处的温度梯度
同：都是有能量守恒定律所导出 三、建模与理论分析 1、 cxy
i 1 i tm tm ,n ,n
(
i i tm tm 1,n ,n
x
y
i i tm tm 1,n ,n
c
收敛条件是： 1-2(Fox Foy ) 0 ，即 Fox Foy 2、
1 2
左图是局部换热系数 hx 随高度的变化而变化的曲线， 由图可知： 层流时，局部换热系数主要取决于边界层的厚度，从竖壁下部 开始，随着高度的增加，边界层厚度增加，因此局部换热系数 减小；高度继续升高时，层流会经过过渡阶段，此时由于流动 扰动和混合，局部对流换热系数增大，达到稳定湍流（ C ） hx 达到恒值。 如图，a 代表宽度为 2H、高度为 H 的竖壁，b 代表宽 度为 H、高度为 2H 的竖壁。显然 1 和 1’及 2 所代表的 区域换热强度相同，有差异的是 2 和 2’。 ’ ’ ①若 2 处于层流状态，则显然 2 的边界层厚度大于 2 ’ ’ （1 ） ，所以 2 的换热系数更低，总体上 a 换热强 度大于 b。 ②若 2’处于非层流状态则有可能大于 2。所以总体上 b 的换热强度可能大于 a。
J1
加热面的净辐射量 1
Eb1 J1 1 1 A11
由串联的相关性质有：
Eb 3 Eb 2 J1 Eb 2
1 A2 X 2,3 1 1 A1 X 1,3 A2 X 2,3
Eb 3
从而 T3
4
Eb 3
'' '
4、 （1）换热量 qm (1 0.4)(h h ) 0.1 0.6 (2675.14 417.52) 135.46 KW 假设冷水出口温度为 95℃，从而定性温度 tm
三、模型与理论分析（共 32 分，每题 8 分） 1、单体积位发热为 的非稳态导热物体，试列出其中心节点(m,n)点的显示差 分，并写出收敛条件。 2、高宽比为 1:2 的板 1 和高宽比为 2:1 的板 2 放在不流动的空气中，加热功 率和板子材料相同时哪个板的平均温度更高。 3、一直径为 80mm 的管子外包导热系数为 0.05W / (m2 ⋅K)，与空气换热系数 为 1.10W / (m2 ⋅K)，该导热材料起的作用是什么? 4、两块无限大平板 1 和2，平行放置，板1 的温度为T1，发射率为ε1，板2 的 温度为T2，发射率为ε2，中间插入极薄的遮热板，遮热板两面的发射率为ε3， ε4，其中ε3=2ε4（ε3<0.5）,求辐射热阻和两板之间的辐射换热量。 四、 计算题（共 70 分，前两题 20 分，后两题 15 分） 1、一无限大平壁，具有内热源 q q0 x 2 ，平壁左侧保持壁温 t w ，右侧绝热。 （1）用 x 表示平壁内的温度分布的表达式； （2）画出温度分布图。
③
（2） 2、这个题我觉得它回忆不完整，但没事，考的应该任然是横掠单管。这样的话题目就跟往 常一样（2007 年的第 2 题一样） ，很好计算。 3、如图所示，设并联部分的热阻为 R 则由
1 1 R A1 X1,2
1 的求得 R 1 1 A1 X1,3 A2 X 2,3
对 J1 :
Eb1 J1 Eb 2 J1 0 1 1 R A11
东南大学
二 00 八年攻读硕士学位研究生入学考试试题
一、名词解释（共 30 分，每小题 6 分） 1. 集总参数法 2. 充分发展段 3. 膜态沸腾 4. 维恩位移定律 5. 传热系数 二、 简答题（共 18 分，每题 6 分） 1、写出相似原理对指导实验的意义。 2、冬季太阳温室内可种蔬菜，试用辐射原理解释温室效应。 3、第三类边界条件与换热微分方程式的异同。
1
2、流体的温度为 70℃，速度为0.6m / s，流过管子，外径为33.5mm，管厚为 3.25mm，管子外的空气温度为20℃，管子外壁与空气的对流换热系数为
h 835W / (m2 K ) ，求单位管长的散热损失。
3、三个表面组成的系统，表面1（加热面）发射率 1 ，表面2绝热，表面3为黑体（房
其下游称为充分发展段
3、膜态沸腾：加热界面上形成稳定的汽膜层，气泡有规律地排离汽膜层的一种沸腾状态。 4、 维恩位移定律： 对应于黑体最大光谱辐射力的波长与热力学温度成反比即 m T 2900m K 5、传热系数：传热方程式 kAt 中，k 为传热系数。数值上，它等于冷热流体间温差
四、计算题 1、 （1）如图建立坐标系，原点在左表面上 d dt 微分方程： ( ) 0 dx dx
4
即：
d 2t q0 x 2 0 2 dx
①
边界条件： x 0, t tw
②
dt 0 dx q 4 q 3 由①②③可解得 t 0 x 0 x tw 12 3 x ,
3、临界绝缘直径 dcr
d cr 时，散热量随着 d 的增大而增大；若圆柱外径 d 大于 d cr 时，散热量随着 d
的增大而减小，外径在 d cr 处散热量达到最大值。此处若外包材料的外径小于 91mm,则起加速换热的效果，在外径达到 91mm 时效果最好；若外包材料外径 一旦超过 91mm，则起保温作用。 4、显然 X1,2=1 、 X3,2=1。由图可知，单位面积的总辐射热阻为
x
y
i i tm tm ,n1 ,n
y
x
i i tm tm ,n1 ,n
y
x) xy
3
i 1 i i i i i 化简得 t m Fox (t m tm ) Foy (t m +t m )+[1-2(Fox Foy )]t m ,n 1,n 1,n ,n1 ,n1 ,n
间） 。求：绝热面的温度、加热面的净辐射换热量。
4、一套管换热器，管外为 100℃的饱和水蒸气，流量为 0.1 Kg/s，流出时干度 为 0.4，管内冷水进口温度为 35℃，流量为 0.6Kg/s。试求： （1）冷水出口温度 （2）换热器平均温差 （3）传热单元数
2
2008 年传热学专业课试题解析
为 1℃、传热面积为 1m2 时的热流量，是表征传热过程强烈程度的标尺。
二、 简答题 1、相似原理是在相似理论指导下用试验方法求解对流换热问题，所研究的是相 似物理现象之间的联系，相似理论使个别实验结果上升到代表整个相似组的 地位，所得结果具有通用性。因实验中只需测定准则数中包含的物理量，从 而避免了实验测量的盲目性，所求方程的解由相似准则组成的准则关联式求 出；整理实验数据时按准则方程的内容进行，解决了实验数据的整理问题， 在相似理论指导下安排实验，可以大大减小试验次数和工作量，并减少实验 的盲目性。 2、温室效应的原因是温室气体对辐射的吸收具有选择性，这一原理应用于玻璃 暖房种植蔬菜： 当太阳光照射到玻璃上时，由于玻璃对波长小于 3.0μm 的辐 射能穿透比很大，从而使大部分太阳能可以进入到暖房；暖房中的物体由于 温度较低， 其辐射能绝大部分位于波长大于 3.0μm 的红外范围，玻璃对波长 大于 3.0μm 的辐射能的穿透比很小，从而阻止了辐射能向暖房外散失，起到 了温室效应的效果。 3、异：①换热微分方程中 h 是未知量，而第三类边界条件里一般为已知； ②换热微分方程中 是流体的导热系数，而第三类边界条件里一般为导热固体的； ③换热微分方程中
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'' ' t2 t2
135.46 35 89℃，即出口温度为 89℃ c2 qm 2 4.181 0.6
（2） tm
tmax tmin 100 35 100 89 30.40 0C tmax 100 35 ln ln tmin 100 89
R 1 1
1
1 2 1 1 3 1 4 1 1 1 3 2 X1,2 3 4 X 3,2 2 1 2 2 4
Eb1 T14 ， Eb 2 T24
q Eb1 Eb 2 Eb1 Eb 2 1 1 3 R 2 1 2 2 4
1 ' '' 1 (t2 t2 ) (35 95) 65℃ 2 2
查附录有 c2 4.183KJ / ( Kg K ) ，则传热量为
'' ' t2 t2
135.46 35 88.97℃ c2 qm 2 4.183 0.6
与所设相差甚多，再设出口温度为 89℃，此时 c2 4.181KJ / ( Kg K )
（3） kA
135.46 4.456 KJ / ( K s) tm 30.40
NTU
kA 4.456 1.772 qmc min 4.181 0.6
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一、 名词解释 1、集中参数法：当固体内部热阻远小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，
以致可以认为整个固体在同一时刻处于同一温度下， 这时所要求解的温度 仅是时间的一元函数， 而与空间坐标无关。 这种忽略物体内部导热热阻的 简化分析方法称为集中参数 法。
来自百度文库
2、充分发展段：当速度边界层即温度边界层汇合于管子中心线后，流动逐渐趋于稳定，则
t t 为近壁流体的温度梯度，而第三类边界条件中 一般为导 x y
热固体边界处的温度梯度
同：都是有能量守恒定律所导出 三、建模与理论分析 1、 cxy
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i i tm tm 1,n ,n
x
y
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c
收敛条件是： 1-2(Fox Foy ) 0 ，即 Fox Foy 2、
1 2
左图是局部换热系数 hx 随高度的变化而变化的曲线， 由图可知： 层流时，局部换热系数主要取决于边界层的厚度，从竖壁下部 开始，随着高度的增加，边界层厚度增加，因此局部换热系数 减小；高度继续升高时，层流会经过过渡阶段，此时由于流动 扰动和混合，局部对流换热系数增大，达到稳定湍流（ C ） hx 达到恒值。 如图，a 代表宽度为 2H、高度为 H 的竖壁，b 代表宽 度为 H、高度为 2H 的竖壁。显然 1 和 1’及 2 所代表的 区域换热强度相同，有差异的是 2 和 2’。 ’ ’ ①若 2 处于层流状态，则显然 2 的边界层厚度大于 2 ’ ’ （1 ） ，所以 2 的换热系数更低，总体上 a 换热强 度大于 b。 ②若 2’处于非层流状态则有可能大于 2。所以总体上 b 的换热强度可能大于 a。
J1
加热面的净辐射量 1
Eb1 J1 1 1 A11
由串联的相关性质有：
Eb 3 Eb 2 J1 Eb 2
1 A2 X 2,3 1 1 A1 X 1,3 A2 X 2,3
Eb 3
从而 T3
4
Eb 3
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4、 （1）换热量 qm (1 0.4)(h h ) 0.1 0.6 (2675.14 417.52) 135.46 KW 假设冷水出口温度为 95℃，从而定性温度 tm
三、模型与理论分析（共 32 分，每题 8 分） 1、单体积位发热为 的非稳态导热物体，试列出其中心节点(m,n)点的显示差 分，并写出收敛条件。 2、高宽比为 1:2 的板 1 和高宽比为 2:1 的板 2 放在不流动的空气中，加热功 率和板子材料相同时哪个板的平均温度更高。 3、一直径为 80mm 的管子外包导热系数为 0.05W / (m2 ⋅K)，与空气换热系数 为 1.10W / (m2 ⋅K)，该导热材料起的作用是什么? 4、两块无限大平板 1 和2，平行放置，板1 的温度为T1，发射率为ε1，板2 的 温度为T2，发射率为ε2，中间插入极薄的遮热板，遮热板两面的发射率为ε3， ε4，其中ε3=2ε4（ε3<0.5）,求辐射热阻和两板之间的辐射换热量。 四、 计算题（共 70 分，前两题 20 分，后两题 15 分） 1、一无限大平壁，具有内热源 q q0 x 2 ，平壁左侧保持壁温 t w ，右侧绝热。 （1）用 x 表示平壁内的温度分布的表达式； （2）画出温度分布图。
③
（2） 2、这个题我觉得它回忆不完整，但没事，考的应该任然是横掠单管。这样的话题目就跟往 常一样（2007 年的第 2 题一样） ，很好计算。 3、如图所示，设并联部分的热阻为 R 则由
1 1 R A1 X1,2
1 的求得 R 1 1 A1 X1,3 A2 X 2,3
对 J1 :
Eb1 J1 Eb 2 J1 0 1 1 R A11
东南大学
二 00 八年攻读硕士学位研究生入学考试试题
一、名词解释（共 30 分，每小题 6 分） 1. 集总参数法 2. 充分发展段 3. 膜态沸腾 4. 维恩位移定律 5. 传热系数 二、 简答题（共 18 分，每题 6 分） 1、写出相似原理对指导实验的意义。 2、冬季太阳温室内可种蔬菜，试用辐射原理解释温室效应。 3、第三类边界条件与换热微分方程式的异同。
1
2、流体的温度为 70℃，速度为0.6m / s，流过管子，外径为33.5mm，管厚为 3.25mm，管子外的空气温度为20℃，管子外壁与空气的对流换热系数为
h 835W / (m2 K ) ，求单位管长的散热损失。
3、三个表面组成的系统，表面1（加热面）发射率 1 ，表面2绝热，表面3为黑体（房
其下游称为充分发展段
3、膜态沸腾：加热界面上形成稳定的汽膜层，气泡有规律地排离汽膜层的一种沸腾状态。 4、 维恩位移定律： 对应于黑体最大光谱辐射力的波长与热力学温度成反比即 m T 2900m K 5、传热系数：传热方程式 kAt 中，k 为传热系数。数值上，它等于冷热流体间温差
四、计算题 1、 （1）如图建立坐标系，原点在左表面上 d dt 微分方程： ( ) 0 dx dx
4
即：
d 2t q0 x 2 0 2 dx
①
边界条件： x 0, t tw
②
dt 0 dx q 4 q 3 由①②③可解得 t 0 x 0 x tw 12 3 x ,