同济大学传热学真题 2001A

同济大学2001年硕士研究生入学考试传热学考试试题A

一、问答题（共35分）

1、试比较自然对流换热、强制对流换热及沸腾换热系数的大小。（仅给出大小关系）（3分）

2、如图所示，为一半圆与一平面所组成的表面，温度保持在500℃，周围流体

的温度为300℃，对流换热系数h=1W/(m2℃)。已知D=100mm，L=300mm，试求此表面的散热量。（4分）

3、二维无热源稳态导热问题。网格划分如图所示，试导出图中节点2的节点方程。已知环境温度为t f，对流换热系数为h，材料A的导热系数为λA,材料B的导热系数为λB。（4分）

4、试写出大空间自然对流换热实验准则关联式的一般函数形式及式中各准则的定义式。（4分）

5、试说明珠状凝结比膜状凝结换热系数高的原因。（3分）

6、一圆筒外表面敷设热绝缘层，如果总的管外径小于临界绝缘直径，则与不敷设绝缘层的圆管相比，每米管长的散热量是否会降低？（3分）

7、简述气体辐射的特性。（限80字）（4分）

8、外掠平板时边界层的动量积分方程d/dx[∫0δ(u∞-u)udy]=νбu/бy|y=0,为了

求边界层厚度d，速度分布选用多项式u=a

0+a

1

y+a

2

y2+a

3

y3，试列出在确定系数

a 1,a

2

,a

3

,a

4

时所采用的边界条件。（4分）

9、如图所示为一无穷大平板，厚为2δ，初始温度t

=const,从τ=0时刻起突将

其置于t

f 的流体中，此处假设t

f

.试针对下列两种情况画出时刻τ

1

τ

2

板内温

度分布曲线（0<τ

1<τ

2

）①Bi→∞②Bi→0 （4分）

10、试述ε-NTU法和LMTD法相比较所具有的优点。（2分）

二、根据纯净蒸汽层流膜状凝结的简化假定，已求得冷凝膜中的速度分布为：u= ρl g/μl.(δy-0.5y2),试推导出温度为ts的饱和蒸汽在壁温tw的竖壁上冷凝时液膜厚度的关系式。 (10分)

三、一直径10cm初温100℃的钢球放入20℃的水中自然冷却，铜的密度为

8000kg/m3，比热为380J/（kg.k）,导热系数为400W/(m.k),水与铜球的自然对流换热系数为240W/(m2.k),试计算：（1）时间常数；（2）球的温度降到30℃所需要的时间；（3）此时所释放的总热量。（10分）

四、一长为L的薄板，两端分别接于温度为T

1与T

2

的墙壁上，如图所示。板以

对流换热方式将热量传给温度为T

∞的周围流体，假定T

1

>T

2

>T

∞

，板与周围流

体的对流换热系数为h，板的导热系数为λ，板的横截面积为f，横截面的周长为U，试推导出①板的温度；②板的散热量。（15分）

五、已知两个相互垂直的正方形表面的温度分别为T1=103K，T2=500K。如图所示，其黑度分别为ε1=0.6，ε2=0.8，该表面位于一绝热房间内，试计算表面与表面之间的角系数X1,2及两表面之间的净换热量Q. （20分）

六、一冷凝换热器壳程为膜状凝结换热，工质温度为80℃，冷凝换热系数为104W/(m2k),管程为一根蛇形管，管内径为20mm，壁厚为3mm，管壁导热系数为100W/(m.k).总污垢热阻为0.001m2.K/W,管内流冷却水，流速为2m/s，入口水温为20℃，出口水温为60℃，试计算换热器传热系数和所需管长。（10分）水的热物性：

f f f

加热流体时n=0.4,冷却流体时n=0.3.