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