411传热学试题(东北电力大学)

2007年硕士研究生入学试题

考试科目: (411)传热学

(答案必须写在答题纸上,写在试题或其他纸上无效)

一、简答题（本大题共10小题，每小题5分，共50分）

1. 为什么在表面传热系数小的一侧加装肋片可起到强化换热的作用；而在表面传热系数大的一侧加装肋片却起到降低壁温的作用？

2. 在某厂生产的测温元件说明书中标明该元件的时间常数为1s ，从传热学的角度分析该值可靠吗？

3. 说明λhl Bi =和λ

hl Nu =的物理意义，并说明h 、l 、λ 在两式中的区别。 4. 为什么相变流体的对流换热要比非相变流体的对流换热效果好？并画出冷凝器和蒸发器中冷热流体的温度变化规律示意图。

5. 判断两个同类现象相似的条件是什么，并说明何谓“同类现象”？

6. 以Nu =0.023Re 0.8Pr 0.4为例，指出在参数u 、λ、η、ρ、d 、c p 中哪些参数对对流换热系数h 的影响最大？并说明它以何种规律影响着h 。

7. 根据饱和沸腾换热特性曲线分析，在大气压下若将两个大小完全相同的水滴分别滴在表面温度为120℃和400℃的铁板上，哪块铁板上的水滴先烧干，为什么？

8. 结合玻璃的光谱辐射特性，说明玻璃房的“温室效应”现象。

9. 何谓“灰体”？对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下才成立？

10. 在换热器的冷热流体中，是热容量小的流体其温度变化大，还是热容量大的流体温度变化大，为什么？

二、计算题（本大题共6小题，共100分）

1.（15分）有一墙壁厚度为δ =50mm ，其导热系数为λ =50W/m ⋅K ，已知在稳态情况下墙壁内的一维温度分布为t =200 -2000x 2，试求墙壁两侧表面的热流密度?0==x q 、?==δx q 。

2.（15分）一块厚为20mm 的钢板，被加热到500℃后置于20℃的空气中冷却。设冷却过程中钢板两个侧面的平均表面传热系数为h =35W/(m 2⋅K)，钢板的导热系数为λ =45W/(m ⋅K)，热扩散

率为a =1.37×10－5m 2/s 。试确定使钢板被冷却到与空气温度相差10℃时所需要的时间。

3.（15分）水以2m/s 的平均流速流过边长为100mm ×100mm 截面的长直管，试用n Nu Pr Re 023.08.0=分别计算以下两种情况下的表面传热系数h （不考虑修正）；若两种情况下的计算结果不同，试讨论造成这种差别的原因是什么？。

① 管内壁平均温度为80℃，水从20℃被加热到60℃；

② 管内壁平均温度为15℃，水从60℃被冷却到20℃。

水的物性参数表

4.（15分）用壁温低于某饱和温度下的水平钢管来凝结水蒸气。试求在其它条件均相同的情况下，采用下列三种布置方案中哪种方案能使凝结液产生的最多？

①用10根直径d =10mm的钢管呈一排横向水平布置；

②用10根直径d =10mm的钢管呈一列竖向水平布置；

③用1根直径d =100mm的钢管呈水平布置。

5.（20分）已知相距很近的两块无限大平板间相对两表面的发射率为ε1=ε2=0.8，为使两表面间的辐射热流密度减少到原来的1/10，问：

①若在两平板间放置薄辐射遮热板遮热其发射率ε3应为多少？

②遮热板放置的位置对两板间的辐射换热是否有影响？

6.（20分）欲用初温t1' =180℃、流量q m1=0.5kg/s的油（c1=2100J/kg⋅K）来加热初温t2' =40℃、流量q m2=0.5kg/s的水（c2=4175J/kg⋅K）至t2"=90℃。现有两台换热器可供选用，其中1# 换热器的传热系数k1＝380W/(m2⋅K)、换热面积A1＝5.0m2；2# 换热器的传热系数k2＝580W/(m2⋅K)、换热面积A2＝3.0m2；问应当选用哪台换热器最合理？