中南大学945传热学真题

传热学（机械 2009级）试题参考答案及评分标准

2011-- 2012学年下学期 时间 120分钟 传热学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开卷

专业年级：机械 09级总分 100分，占总评成绩 70 %

注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上

一、填空（每空 1分，总计 20分）

1. 传热的三种基本方式有 热传导 、 热辐射 、 热对流 。 2. 毕渥数是导热分析中的一个重要的无因次准则，它表征了 固体内部导热热

阻与界面上换热热阻之比 。

3. 对流换热过程的单值性条件有 几何 、 物理 、 时间 、 边界 四项。。 4. 肋效率的定义为 肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比 。

5. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W／(m.K)，

通过的热流密度是300W／m2，则该平壁的壁厚是 2.2m

6. 从流动起因，对流换热可分为 自然对流 、 强制对流 。

7. 格拉晓夫准则的物理意义 流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量 ；

表达式Gr＝g?v?tlc3?2。

8. 黑体是指 反

一、 选择题（每题2分，共30分）

（ ）1、 下面那种材料导热系数最大？ )(D

A) 二氧化碳 B) 水 C) 石墨 D) 银

（ ）2、 在高温蒸汽管道外包覆两种不同的保温材料，一种导热系数较小，另一种导热系数稍大，如果包覆的厚度

相同，为减少传热量，以下说法正确的是____(A)_。

A)导热系数较小的材料应包在内层；B)导热系数较大的材料应包在内层； C)如何包覆对换热量没有影响

（ ）3、 需要在蒸汽管道上加装温度计测温套管，套管的位置有a、b两种方式。以__(B)___种布置为好。

A) a B) b C) 两种布置方式一样

(a) (b)

（ ）4、 有两根材料不同，几何尺寸完全相同的等截面直肋A和B，处于相同的换热环境中，

肋基温度均为t0，肋端绝热，它们的表面均被温度为tf、对流换热系数h为常数的流体所冷却。现测得A和B内沿肋高方向的温度分布如图所示，则肋效率η

A) > B) < C) 无法判断

（ ）5、 右图为

2008 传热学考研真题

一、简答

1）一无限大平板，左右两侧的温度固定为t1和t2（t1 > t2），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（?f）n

?w来修正，而气体用温度（TfT）n 来修正？

w

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？

1

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?（W/m3 ）。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

传热学

摘要：

传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。生成生活中，传热学应用广泛存在。对传热学的研究虽然由来已久，但其任然有着活力，虽然目前在一些行业取得了一定的成功，但是任然任重而道远，特别是当今基础工业，装备行业快速发展的时代犹是如此。

关键词：传热学 温度差 装备

一 传热学的发展

传热现象在我们的日常生活中十分普遍，不管是冬天取暖，还是夏天吹凉，不管是家里烧水，亦或是工厂炼油换热等，所有的这些现象无不包涵着传热学的相关知识。

早在1822年, 傅里叶根据大量的实验观察总结出了著名的导热公式即傅里叶导热定理，并在他的划时代名著—《热的解析理论》中通过严密的数学演绎奠定了现有热传导理论基础。从傅里叶导热定理出发,可以导出多维稳态和瞬态热传导方程[1]。由于对流换热的复杂性,人们更多的是采用实验的方法,其主要思路是利用N一S方程和能量方程,导出一些无量纲参数,利用大量的实验数据,拟合出无量纲数之间的准则关系式,并且根据相似理论,对相似理论进行推广使用来求解。 Prandil观察到对流过程中在贴近壁面处有一蠕动的薄层,大胆提出了边界层理论,使得流体力学基本问题得到解决,对流换热的研究从而进人了理论化阶段。

热传递的三种基本方式

传热学（机械 2008级）试题参考答案及评分标准

2010-- 2011 时间 120分钟 传热学 课程 32 学时 2 学分 考试形式： 开卷

专业年级：机械 08级总分 100分，占总评成绩 70 %

注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上

一、填空（每空 1分，总计 20分）

1. 传热的三种基本方式有 热传导 、 热辐射 、 热对流 。

2. 某一传热过程的热流密度q＝500W/m，冷、热流体间的温差为10℃，其传热系数为

2。

2

3. 导热基本定律是 傅立叶 定律，可用公式表述为q tn。 4. 肋效率的定义为 肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比 。

5. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30℃，材料的导热系数是22W／(m.K)，通过的热流

密度是300W／m2，则该平壁的壁厚是 2.2m

6. （选择填空）温度边界层越 厚 （薄、厚）对流传热系数越小，强化传热应使温度边界

层越 薄 （薄、厚）

7. 格拉晓夫准则的物理意义 流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量 ；表达式Gr

＝g v tlc32。普朗特准则Pr的数学表达式为 ，

东南大学

二OOO位研究生入学考试题

一．解释下列现象：（本题共25分，每题5分） 1，冰箱里结霜后，耗电量增加;

2, 某厂一条架空敷设的电缆使用时发现绝热层超温，为降温特剥去一层绝热材料，结果发现温度更高。

3， 某办公室由中央空调系统维持室内恒温，人们注意到尽管冬夏两季室内都是20℃，但感觉不同。

4， 大气中的 CO2 含量增加，导致地球温度升高。

5， 同样是-6℃的 气温，在南京比在北京感觉要冷一些。

二．半径为?s 圆球，其热导率（导热系数）为?单位体积发热量为Qr,浸在温度为tf 的 流体中，流体与球表面的对流换热系数为h, 求稳态时，(1) 圆球内的温度分布，(2)当

?s?0.1m,??4.5w/(m?℃), Qv?5000w/m2,h?15w/(m2?℃), tf?20℃时，球内

的最高温度。（本题15分）

三．采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气速度。现测得铂丝直径d=0.1mm,

0.3851/3长10mm，电阻为0.2Ω，通过的电流为1.2A,表面温度为200℃,已知?um?0.911Rem，Prm空气的物性参数见下表，求气流的速度u?( 本题15分)

附：空气的物性参数

t℃ ?w/(

填空题

1.三种传热方式：____、____、____。

2.相变传热的两种方式：________、________。 3.真空中唯一的传热方式：________。

4.研究传热学的三种方法：________、________、________。 5.工程上的三类传热问题：________、________、________。 6.导热的机理：________、________、________。 7.非稳态导热的两类：________、________。 8.瞬态导热的两个阶段：________、________。

9.对流传热的五个因素：________、________、________、________、________。 10.对流换热系数h的获得方法：________、________、________、________。 11.研究热辐射的三种理想物体及特性： ________、 ________、 ________。 12.角系数的性质：________、________、________。 13.光照射到表面的三种特性：吸收、反射、透射特性

简答题

1.普朗特数的定义：热边界层与流动边界层的相对厚度（即Pr=ν/a）

一、（10分）如图所示的墙壁，其导热系数为50W/(m·K),厚度为50mm，在稳态情况下的墙壁内的一维温度分布为：t?200?2000x2，式中t的单位为℃，x单位为m．试求：

(1)墙壁两侧表面的热流密度；

(2)墙壁内单位体积的内热源生成的热量。

解：(1)由傅立叶定律：

q?Φdt??????(?4000x)?4000?xW/m2 AdxO x t ??50mm t?200?2000x2(2分)

所以墙壁两侧的热流密度：

(2)由导热微分方程

qx?0?4000??0?0W/m2 qx???4000?50?0.05?10000W/m2

d2tqv??0 dx2?(2分) (2分) (2分)

得：

d2tqv???2???(?4000)?4000?50?200000 W/m3

dx(2分)

二、（10分）用热电偶来测量气流的温度，热电偶结点可近似看作圆球，若气流和热电偶结点间的对流表面传热系数h?400W/(m2·K)，比定压热容CP?400 J/(kg·K)，密度??8000kg/m3。

（1）若时间常数为一秒，求热电偶结点的直径？

（2）若将初温为25℃、时间常数为1秒的热电偶放入200℃

东大2006—2007学年第二学期期末考试

《传热学》试题（A卷）答案

一、填空题(每空1分，共20分)

1、某物体温度分布的表达式为t=f(x ,y,τ),此温度场为二维（几维）、非稳态（稳态或非稳态）温度场。

2、当等温线图上每两条相邻等温线的温度间隔相同时，等温线的疏密可以直观地反映出不同区域导热热流密度的相对大小。

3、导热微分方程式是根据能量守恒定律和傅里叶定律建立起来的导热物体中的温度场应当满足的数学表达式。

4、工程上常采用肋片来强化传热。 5、换热器传热计算的两种方法是平均温差法和效能-传热单元数法。

6、由于流动起因的不同，对流换热可以区别为强制对流换热与自然对流换热。

7、固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层称为温度边界层或热边界层，其厚度定义为以过余温度为来流过余温度的99%处。

8、判断两个现象相似的条件是：同名的已定特征数相等；单值性条件相似。

9、凝结有珠状凝结和膜状凝结两种形式，其中珠状凝结有较大的换热强度，工程上常用的是膜状凝结。

10、遵循兰贝特定律的辐射，数值上其辐射力等于定向辐射强度的π倍。

11、单位时间内投射到表面的单位面积上总辐射能为投入辐射，单位时间内离开表面单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射

ht0.doc 绪论 １

绪 论

传热学是研究热量传递过程规律的科学。

自然界和生产过程中，到处存在温度差，热量将自发地由高温物体传递到低温物体，热传递就成为一种极为普遍的物理现象。因此，传热学有着十分广泛的应用领域。就各类工业领域而言，诸如，锅炉和换热设备的设计以及为强化换热和节能而改进锅炉及其他换热设备的结构；化学工业生产中，为维持工艺流程的温度，要求研究特定的加热、冷却以及余热的回收技术；电子工业中解决集成电路或电子仪器的散热方法；机械制造工业测算和控制冷加工或热加工中机件的温度场；交通运输业在冻土地带修建铁路、公路；核能、航天等尖端技术中也都存在大量传热问题需要解决；太阳能、地热能、工业余热利用及其他可再生能源工程中高效能换热器的开发和设计等；应用传热学知识指导强化传热或削弱传热达到节能目的；其他如农业、生物、医学、地质、气象、环境保护等部门，无一不需要传热学。因此，传热学已是现代技术科学的主要技术基础学科之一。近几十年来，传热学的成果对各