传热学上海交通大学期末

考试课程与试卷类型：工程传热学A

一、填空题（每空1分，共10分）

姓名：

1．凝结传热有两种不同的凝结形式，它们分别是 凝结和 凝结。

2．导热微分方程是所有导热物体的温度场都应该满足的通用方程，它是根据 和 建立起来的，直角坐标系中一维常物性导热微分方程的形式是 。 3．角系数的三个性质分别是 、 、 。 4．集总参数法中时间常数的定义是?c? 。 5．试写出右图所示的三个非凹灰体表面构成的系统当中，

角系数X1,2? 。 二、判断题（每题1分，共5分） 1．肋效率越大越好（ ）

2．“水自然对流表面传热系数”的实验当中形成的自然对流是一个有限空间的自然对流（ ） 3．温度场中等温线不可相交、不可中断（ ）

4．不凝结气体有利于凝结换热，不利于沸腾换热（ ） 5．只有黑体符合兰贝特定律。（ ） 三、简答题（共23分）

1．说

说明：这个大纲是针对第三版的，有些内容在第四版中已不再是重点，甚至被删去。对照课本看就可以了。

一、课程的性质、目的及任务

传热学是研究热量传递规律及其应用的工程技术学科。是我校能源与动力工程学院、化学工程学院各有关专业的一门必修的主干技术基础课程。本课程不仅为学生学习有关的工程技术课程提供基本的理论知识，而且也为学生以后从事热能的合理利用、热工设备效能的提高及换热器的设计、开发研究等方面的工作打下必要的基础。

通过本课程的学习，应使学生获得比较宽广和巩固的热量传递规律的基础知识，具备分析工程传热问题的基本能力，掌握计算工程传热问题的基本方法，并具有相应的计算能力(包括具有初步上机计算的能力)及一定的实验技能。

二、教学基本要求

要求学生熟练掌握导热、对流和热辐射三种热量传递方式的物理概念、特点和基本规律，并能综合应用这些基础知识正确分析工程实际中的传热问题。掌握计算各类热量传递过程的基本方法，能对典型的工程传热问题进行计算，能对间壁式换热器进行原理性的热力设计。了解强化或削弱热量传递过程的方法，并能提出工程实际中切实可行的强化或削弱传热的措施。

三、教学内容及要求

(一)绪论

教学内容：传热学的研究内容和

传热学复习题及其答案（Ⅰ部分）

一、 概念题

1、试分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。

答：有以下换热环节及传热方式：

（1） 由热水到暖气片管道内壁，热传递方式为强制对流换热； （2） 由暖气片管道内壁到外壁，热传递方式为固体导热；

（3） 由暖气片管道外壁到室内空气，热传递方式有自然对流换热和辐射换热。

2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？

答：有以下换热环节及传热方式：

（1） 室内空气到墙体内壁，热传递方式为自然对流换热和辐射换热； （2） 墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热；

（3） 墙的外壁到室外空气，热传递方式有对流换热和辐射换热。

3、何谓非稳态导热的正规阶段？写出其主要特点。 答：物体在加热或冷却过程中，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，物体初始温度分布的影响逐渐消失，这个阶段称为非稳态导热的正规阶段。

4、分别写出Nu、Re、Pr、Bi数的表达式，并说明其物理意义。 答：（1）努塞尔(Nusselt)数，Nu?u?lhl?，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。

（2）雷诺(Reynolds)数，Re?

（3

导热：

一、（10分）如图所示的墙壁，其导热系数为??50W/(m?K)，厚度为100mm，所处外界温度20℃，测得两侧外壁面温度均为100℃，外壁面与空气的表面传热系数为h为125W/(m2?K)，壁内单位体积内热源生成热为?，假设墙壁内进行的是一维稳态导热，求?及墙壁厚度方向温度分布t(x)？

二、（10分）如图所示一个半径为r1=100mm的实心长圆柱体，具有均匀的内热

C的环源Φ=104W/m3，导热系数?=10W（。圆柱体处于温度为tf?25。/m?K）/m2?K）境中，与周围环境间的表面传热系数h为80W（。试求圆柱体外壁温度tw及圆柱体沿半径方向的温度分布；并求圆柱体内最高温度的位置和大小？

对流：

三、（10分）20℃的空气，以10m/s的速度纵向流过一块长200mm，温度为60℃的平板。求离平板前沿50mm，100mm处的流动边界层和热边界层厚度。并求得平板与流体之间的换热量。（平板宽为1m，空气物性参数见表） 准则关联式：Nu?0.664Re12Pr13 层流；Nu?(0.037Re45?871)Pr13 湍流 边界层厚度：

?x??5.0； 流动边界层与热边界层之比：?Pr13

?tRex空气的热物理性质

K) ?

目录

2017年上海交通大学密西根学院810传热学考研仿真模拟题（一） (2)

2017年上海交通大学密西根学院810传热学考研仿真模拟题（二） (9)

2017年上海交通大学密西根学院810传热学考研仿真模拟题（三） (16)

2017年上海交通大学密西根学院810传热学考研仿真模拟题（四） (23)

2017年上海交通大学密西根学院810传热学考研仿真模拟题（五） (30)

第1 页，共35 页

2017年上海交通大学密西根学院810传热学考研仿真模拟题（一）

说明：①本资料为VIP学员内部使用，严格按照2017考研最新题型及历年试题难度出题。——————————————————————————————————————————一、简答题

1．管内受迫对流换热时，对于横管和竖管中流体被加热和被冷却，自然对流的影响各有什么不同？什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响？

【答案】（1）对于横管，流体不管被冷却还是被加热，都将有利于换热。因为当横管中流体被冷却时，由于管心温度高于管壁，将形成管心向上而沿管壁向下的垂直于受迫流动方向的环流；而当横管中流体被加热时，由于管心温度低于管壁，将形成由管心向下而沿管壁向上的垂直于受迫流动方向的环流；由于都形成了环流，加强了边

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

中北大学传热学期末考题题库

一 学热传

题择选 分部一第

的出列题小每在 分 02 共 分 2 题小每 题小 01 共题大 本 题择选项单

的后题在填母字的前项选确正将请 的求要目题合符是项选个一有只中项选个四 。内号括

)B ( 是的布分度温内体物定决 , 中热导态稳在 .1 数系热导 .B 数系温导 .A 度密 .D 数系热传 .C

)C (? 响影的热换流对对性物体流了映反数则准个哪列下 .2 数利雷 .B 数诺雷 .A 数特尔谢努 .D 数特朗普 .C ) B( 为位单阻热热导的积面位单 .3

.B .D

.A .C

。流对然自 ) C( 数系热换流对的时流对制强下况情数多大绝 .4 于等 .B 于小 .A 较比法无 .D 于大 .C

面壁的℃ 05 经流气空的℃ 02 为度温、

001 为数系热换流对 .5

D 为度密流热的热换流对其

1

中北大学传热学期末考题题库

.B .D

.A .C

同相件条等速流果如 热换流对流紊制强作内管细和管粗的长较在别分体流 .6 C 则

大 的内管粗 .B 同相

的管细和管粗 .A

较比法无 .D 大 的内管细 .

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℃

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

平顶山工学院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