同济大学传热学真题 2005

同济大学2005年硕士研究生入学考试传热学考试试题

一、基本概念题（每题5分，共40分）

1、写出Pr和Gr的定义并说明其含义和用途。

2、试说明大空间饱和沸腾曲线曲线各段的沸腾状态。定性解释q随△t变化的规

律。

3、解释名词：角系数。并说明角系数的性质。

4、具有辐射和吸收能力的气体，它们的发射率和吸收率受到哪些因素的影响？

5、试分析比较蒸汽在竖直壁面上的膜状凝结换热过程与热空气在竖直壁面附近

被冷却作自由流动时的换热过程之间有何共同点？又有何区别？

6、试分析在传热壁面上加肋，可到达哪些传热要求？

7、简述玻璃温室保温的原理（限50-70字）。

8、在换热器热计算中，为什么要采用对数平均温差法，而不是采用算术平均温

差法？并简述采用对数平均温差法进行换热器校核计算的过程。

二、简答题（每题7分，共35分）

1、如图1所示，这是一个直径为d，长为1的圆棒状伸展体一维稳态导热过程

问题，试写出该伸展体向周围空气散热量Q(w)的微分和积分计算式，假定该伸展体温度分布用t=t(x)表示，材料导热系数为λ，换热系数为h，空气温度为t f.

2、如果管径、流速、和传热温差都相同，试判断下列各问题中的两种换热情况，

何者的对流换热系数最大？并解释原因

（1）空气在竖管内自下往上流动被加热和空气在竖管内自上往下流动被加热（2）油在竖管内自下往上流动被冷却和油在竖管内自上往下流动被冷却（3）水在竖管内自上往下流动被冷却和水在横管内被加热

（4）水在水平管内受迫流动被加热何和在弯管内受迫流动被加热

3、试述遮热板的遮热原理。

4、有均匀内热源的无限的平板稳定导热条件及温度分布如图2 所示。

(1)画出q1及q2的方向；（2）比较q1及q2的大小；（3）比较h1及h2的大小。

5、在某传热过程中，热量自高温流体一侧穿过壁面传递到另一侧的低温处。该

过程中壁面为平壁，而且是一维无内热源的。两侧的换热系数均为常数，低温侧的流体温度保持常数。如果高温侧的流体的温度作周期性变化，试分析传热量能否用如下的公式进行计算：

Q=FK（t f1-t f2）

K=(1/h1+δ/λ+1/h2)

其中：F为传热面积，K为传热系数，h1和h2为两侧的对流换热系数，δ和λ分别为平壁的厚度和导热系数，t f1和t f2为两侧的温度。

三、计算题（每题15分，共75分）

1、薄壁球空壳内表面F2包围着另一球体表面F1，组成了封闭空间。已知两表面

的发射率分别为ε1=ε2=0.8,直径d1=0.125m,d2=0.5m,表面F1的温度为t1=427℃，表面F2的外侧空气温度为t2=37℃。设表面F2的外侧对流换热量为同侧的辐射换热量的5倍。试计算表面F1和表面F2之间的辐射换热量。（不计封闭空间的对流换热及薄壁球的导热热阻）

2、水以2.5m/s的速度，在内径为20mm、长度为3m的管内流动，进口处水温为

20℃，管壁温度保持在40℃，试确定出口处的水温。

水在定性温度t=25℃时的物性参数：

λ=0.609W/（m.k） c p=4.178kJ/(kg.k) ρ=997kg/m3

ν=0.906×10-6m2/s μf=903×10-6kg/(m.s) Pr f=6.22

μw=653.3×10-6kg/(m.s) Pr w=4.31

管内受迫对流准则关联式：

Re=104～1.2×106 Nu=0.023Re f0.8Pr f0.4

Re<2200 Nu=1.86[Re f Pr f(d/f)](1/3)( μf/μw)0.14

Re=2200～104 Nu=0.012(Re f0.87-280)Pr f0.4[1+（d/L）(2/3）](Pr f/Pr w)0.11

3、试推出二维稳态导热时如图3所示拐角节点（i,j）能量守恒表达式即有限差

分方程式。已知右侧壁绝热；顶点处于温度为t f、换热系数为h的冷流体环境，同时受到外界热辐射q r(W/m3)照射；有内热源Qr(W/m3)；网格△x=△y；

材料导热系数为λ。

4、用热电偶测量气流温度，通常把热电偶接点近似看成一个圆球体。已知气流

与热电偶接点的h=400W/（m2.k）,热电偶的物性参数为：c=400J/(kg.k)、ρ

=8500kg/m3,热电偶接点的时间常数τ=1s,试确定（1）热电偶接点的直径d；

（2）如果把初温为t0=25℃的热电偶放在温度为t∞=200℃的气流中，问：当热电偶显示温度为t=199℃时，其需要经历多长时间τ。

5、有一卧式单流程蒸汽冷凝器，冷凝蒸汽量G1=1000kg/h,从干饱和蒸汽凝结为

饱和水。蒸汽温度t1=200℃，汽化潜热r=2257kJ/kg.冷凝管为n=30根、直径d=20mm的薄壁铜管（导热热阻不计）。已知冷却水流量G2=20000kg/h，进口水温为t2=20，冷凝侧h2=16000W/(m2.K),污垢热阻r=2×10-4(m2.k)/W,求冷凝管长度L

(已知管内紊流换热准则式Nu f=0.023Re f0.8Pr f0.4,水的物性参数为

c p=4.178kJ/(kg.k), ν=0.805×10-6m2/s, Pr w=5.42, λ=0.618W/(m.k),

ρ=996kg/m2.)