2008华科传热学真题

2008 传热学
一、简答
1）一无限大平板，左右两侧的温度固定为t 1和t 2（t 1 > t 2），已知平板材料的导热系数为λ=λ0（1+βt ）。

分别就β>0，β=0和β<0三种情况画出稳态时平板内的温度分布曲线。

2）写出肋效率ηf 的定义。

对于等截面直肋，肋效率受哪些因素影响？
3）管内强迫对流换热考虑温度修正系数时，为什么液体用粘度（w
f μμ）n
来修正，而气体用温度（w
f
T T ）n 来修正？
4）水蒸气在管外凝结换热时，一般将管束水平放置而不竖直放置，为什
么？
5）什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？
6）两块平行平板（表面1、2）置于大厂房内（表面3）。

平板背面（表面4、5）也参与换热，试画出辐射换热网络图。

7）采用稳态平板法实验测量物体的平均导热系数时需要测量哪些量？由这些量如何计算材料的导热系数？
8）用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些热量传递方式会引起测温误差？对此可采取哪些措施？
二、分析
1）半径为R 的长圆柱体，其内部有均匀内热源，强度为Φ（W/m 3 ）。

现将柱体置于温度为t ∞ 的流体中冷却，表面传热系数为h 。

试将稳定后柱体的壁面温度用已知条件表示。

2）有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷管束以冷却管内热水。

拟改造采用管外加肋片，并将钢管换为铜管，以增加冷却效果，试从传热学角度来评价这个方案是否可行。

3）对于流体外掠平板的稳定流动，边界层动量方程2
2y
u y u v x u u ∂∂=∂∂+∂∂μρ）（。

试利用数量级分析的方法，从动量方程中引出边界层厚度的如下变化关系式：δ/x ≈Re
1/2。

三、一厚10mm 的大平壁（假定满足集总参数分析法求解的条件），初温为300℃，密度为7800 kg/m 3 ，比热容为0.47kJ/（kg ·K ），导热系数为45 W/(m ·K)，一侧有恒定热流q=100 W/m 2 流入，另一侧与20℃的空气对流换热，表面传热系数为70 W/(m 2·K)。

1）列出平壁温度随时间变化的微分方程式并由此求解温度表达式； 2）求3min 后平壁的温度； 3）求到达稳态时平壁的温度。

四、两根水平放置的圆管，表面温度和长度分别相同，受空气自然对流
冷却；其中一根管子的直径为另一根管子的10倍。

已知小管子自然对流换热的Gr ·Pr=104，试求两管表面传热系数的比值以及换热量的比值。

五、一直径为0.8m 的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m 的同心薄壁容器所包围。

两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05；
两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K，内表面温度为95K。

已知液氧的蒸发潜热为2.13×105J/kg，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。

（要求画出辐射换热网络图）。