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2011年山东青岛科技大学传热学考研真题.doc

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2011 年山东青岛科技大学传热学考研真题 一、名词解释(本题共 5 小题,每小题 5 分,共计 25 分) 1、第三类边界条件; 2、相似原理; 3、热边界层; 4、灰体; 5、定向辐射强度 二、分析回答题(本题共 7 小题,共计 50 分) 1、(8 分)如图 1 所示的双层平壁中,导热系数 1、 2 为定值,假定过程为稳态,试分析 图中三条温度分布曲线所对应的 1和 2 的相对大小。
2、(8 分)两块厚度为的无限大平板,初始温度为 1t ,分别用铜和钢制成,两种材料的热 扩散率分别为 a铜 和 a钢 。平板两侧的温度突然上升到 2t ,试分析使两板中心温度均上升到 3t 图 1 t ( 1  t 3  )时两板所需时间比。 t 2 3、(8 分)试比较准则数 Nu 和 Bi 的异同。 4、(8 分)请分析管内强制对流换热强化的机理和手段。 5、(6 分)试从沸腾过程分析,为什么用电加热器加热时当加热功率 q q 时易发生壁面 max 被烧毁的现象,而采用蒸汽加热则不会? 6、(6 分)窗玻璃对红外线几乎不透明,但为什么隔着玻璃晒太阳却使人感到暖和?
7、(6 分)热水在两根相同的管内以相同流速流动,管外分别采用空气和水进行冷却。经 过一段时间后,两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的 传热系数影响较大?为什么? 三、计算题(本题共 4 小题,共计 75 分) 1、(20 分)在用稳态平板法测定固体材料导热系数的装置中,试件做成圆形平板,试件厚 度  远小于其直径 d 。通过试件的热流量  =60W,用热电偶测得冷热表面温度分别为 t  1 o 180 C , t  2 o 30 C 。由于安装不好,试件冷、热表面之间均存在 =0.1  mm 的间隙,如图 2 所示。已知 t  1 o 180 C 和 t  2 o 30 C 时, 1   由此带来的测量误差。 0.0378W/(m K)  , 2   0.0267W/(m K)  。试确定 图 2 2、(20 分)用热电偶测量气罐中气体的温度。热电偶的初始温度为 o20 C ,与气体的表面 传热系数为 10W/(m K) 2  。热电偶近似为球形,直径为 0.2mm。试计算插入 10s 后,热电偶 的过余温度为初始过余温度的百分之几?要使温度计过余温度不大于初始过余温度的 1%, 至少需要多长时间?已知热电偶焊锡丝的 67W/(m K)   ,  =7310kg/m 3 , 228J/(kg K) c   。 3、(20 分)水以 2kg/s 的质量流量流过直径为 40mm,长为 4m 的圆管。管壁温度保持 90℃,水进口温度 30℃,出口水温 50℃。不考虑温差引起的修正,求对流换热系数。管内 n 。 n ,冷却流体时 =0.3 ,加热流体时 =0.4 0.023Re Prn Nu  湍流换热计算可使用关联式: 已知水的物性参数: 0.8
30℃时, f  40℃时, f  50℃时, f  0.618W/(m K)  , f  0.805 10 m /s  6  2 , Pr f  5.42 ,  995.6kg/m 3 ; 0.635W/(m K)  , f 0.648W/(m K)  , f   0.659 10 m /s   6 2 0.556 10 m /s   6 2 , Pr f  4.31 ,  992.2kg/m 3 ; , Pr f  3.54 ,  988.0kg/m 3 。 4、(15 分)在一块厚金属板上钻了一个直径 2 4H  cm,锥顶 角 为 9 0 ° , 如 图 3 所 示 。 设 孔 的 表 面 是 发 射 率 为 0 . 6 的 漫 射 体 , 整 个 金 属 处 于 500℃的温度下,环境温度为 0 K,确定孔口与外界的辐射换热量。 d  cm 的不穿透的小孔,孔深 图 3
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