【文章內容簡介】 哪些？三、計算題（每題15分，共75分）某銅線的直徑為3mm。(m. ℃)的絕緣層，其使用溫度為0℃到65℃，求該導線中可以通過的最大電流為多少？管道內的氣流溫度可以采用熱電偶進行測量。已知管道面的溫度為90，氣流與熱電偶頭部間的對流換熱系數為50 W/(m2. ℃)，裸露熱電偶溫度測量值為170℃.試求氣流溫度以及測溫的誤差，并分析減少測溫誤差的方法和傳熱學原理。在兩塊小間距平行無限大平板之間進行輻射換熱。設其均為慢灰表面，溫度分別為527℃和27℃，試求各板的自身輻射、有效輻射、入射輻射、反射輻射和輻射換熱量。初始溫度為25℃的熱電偶放入200℃的氣流中，如果欲使熱電偶頭部的時間常數τ0小于1秒，則熱電偶頭部的直徑應為多少？（時間常數為ρcpV/Fh）。設氣流欲熱電偶之間的對流換熱系數為350 W/(m2. ℃)，熱電偶頭部溫度的參數為：λ=20 W/(m. ℃)，ρ=8500kg/m3 ，cp=400J/(kg. ℃),輻射率ε=，外界溫度為25℃，與外界的輻射換熱系數為h=25 W/(m2. ℃)某平行壁面之間有常壓空氣，一測溫度為40 ℃，另一側壁面溫度有變化，最小值溫度為40 ℃，最大值為80 ℃，球該平行壁面之間的最大與最小換熱量的比值。平壁間距為16mm。空氣物性參數為常數：λ= W/(m. ℃)，ν=105m2/s,Pr=。對數換熱準則方程：Nu=(GrPr) 同濟大學2004年碩士研究生入學考試傳熱學試題一、 基本概念題（每題5分，共40分） 何為管內流動的充分發(fā)展階段？ 解釋名詞“表面有效輻射”和“投射輻射”。 寫出Nu和Bi的定義，并說明其含義和用途。 用熱電偶測量流體瞬態(tài)溫度，應該如何選擇熱電偶材料、尺寸和換熱條件？ 哪些因素對蒸汽凝結換熱有影響？為什么？（簡述之） 什么是集總參數法？ 什么是大空間自然對流換熱？什么是有限空間自由對流換熱？這與強制對流換熱中的外部流動級內部流動有什么異同？ 試述黑體、灰體、實際物體的輻射和吸收特性。二、簡答題（每題7分，共35分） 在一塊豎壁面上進行凝結換熱時，其換熱過程可以采用怎樣的無量綱準則數的準則關系式表示和進行分析？ 運用雷諾比擬理論來求解管內對流換熱時，其最簡單的準則關系式為：St=f/8.試問使用該公式的條件有哪些？ 二維無內熱源穩(wěn)態(tài)導熱問題，網格劃分如圖1所示。試導出圖中節(jié)點2的節(jié)點方程。已知頂部溫度為tf,對流換熱系數為h，材料A的導熱系數為λA，材料B的導熱系數為λB。 試比較εNTU法和LMTD法的異同點。 以壁面溫度為60℃的水平圓柱為例，當溫度為20℃流體作自然對流換熱時，在定型尺寸相同的情況下，試討論空氣和變壓器油的自然對流換熱系數h的相對大小。已知：對于水平圓柱，層流時自然對流換熱準則方程為Nub=(GrmPrm).空氣在定性溫度tn=40℃時的物性參數： λa=（） cpa=() ρa= νa=106m2/s βa=103變壓器油在定性溫度tn=40時的物性參數：λo=（） cpo=() ρo=852kg/m2 νo=106m2/s βo=103三、 計算題（每題15分，共75分）一長為L的薄板，兩端分別接于溫度為T1和T2的墻邊上，如圖2所示。板以對流換熱方式將熱量傳給溫度為T∞的周圍流體，假定T1T2T∞,板與周圍流體間的對流換熱系數為h，板的導熱系數為λ，班的截面積為f，橫截面的周長為U，試推導出①板的溫度分布。②板的散熱量試用熱輻射過程中的韋恩位移定律求太陽的最大輻射力以及相應的波長。設太陽為黑體，表面溫度為5700K，輻射過程中的參數為：普朗克第一常數為C1= 設有一直肋（如圖3所示）。其外側的總換熱系數為h，流體的總換熱系數為tf,直肋高度為L,導熱系數為λ，肋根的溫度為t∞。試求該肋頂端的溫度和總散熱量（設肋頂端絕熱，無內熱源一維穩(wěn)態(tài)導熱）已知兩個相垂直的正方形表面溫度分別為T1=103K,T2=，其黑度分別為ε1=，ε2 =，該兩表面位于一絕熱房間內，試計算表面①與表面②之間的角系數X1,2以及兩表面的凈換熱量Q。在一個蒸汽空氣熱交換器中，采用干飽和蒸汽來加熱空氣，設空氣的流量為5kg/s，空氣的初始溫度為15℃，干飽和空氣的飽和溫度為135℃.換熱過程中的傳熱系數為40 W/（），換熱器的換熱面積為55m2,空氣的比熱cp=1005J/()。 試求：①換熱器中的流體的溫度隨換熱面積的變化曲線； ②換熱器中的空氣出口溫度和熱交換器的熱交換量同濟大學2005年碩士研究生入學考試傳熱學考試試題一、 基本概念題（每題5分，共40分） 寫出Pr和Gr的定義并說明其含義和用途。 試說明大空間飽和沸騰曲線曲線各段的沸騰狀態(tài)。定性解釋q隨△t變化的規(guī)律。 解釋名詞：角系數。并說明角系數的性質。 具有輻射和吸收能力的氣體，它們的發(fā)射率和吸收率受到哪些因素的影響？ 試分析比較蒸汽在豎直壁面上的膜狀凝結換熱過程與熱空氣在豎直壁面附近被冷卻作自由流動時的換熱過程之間有何共同點？又有何區(qū)別？ 試分析在傳熱壁面上加肋，可到達哪些傳熱要求？ 簡述玻璃溫室保溫的原理（限5070字）。 在換熱器熱計算中，為什么要采用對數平均溫差法，而不是采用算術平均溫差法？并簡述采用對數平均溫差法進行換熱器校核計算的過程。二、 簡答題（每題7分，共35分）如圖1所示，這是一個直徑為d，長為1的圓棒狀伸展體一維穩(wěn)態(tài)導熱過程問題，試寫出該伸展體向周圍空氣散熱量Q(w)的微分和積分計算式，假定該伸展體溫度分布用t=t(x)表示，材料導熱系數為λ，換熱系數為h，空氣溫度為tf.如果管徑、流速、和傳熱溫差都相同，試判斷下列各問題中的兩種換熱情況，何者的對流換熱系數最大？并解釋原因（1）空氣在豎管內自下往上流動被加熱和空氣在豎管內自上往下流動被加熱（2）油在豎管內自下往上流動被冷卻和油在豎管內自上往下流動被冷卻（3）水在豎管內自上往下流動被冷卻和水在橫管內被加熱 （4）水在水平管內受迫流動被加熱何和在彎管內受迫流動被加熱試述遮熱板的遮熱原理。有均勻內熱源的無限的平板穩(wěn)定導熱條件及溫度分布如圖2 所示。(1)畫出q1及q2的方向；（2）比較q1及q2的大?。唬?）比較h1及h2的大小。在某傳熱過程中，熱量自高溫流體一側穿過壁面?zhèn)鬟f到另一側的低溫處。該過程中壁面為平壁，而且是一維無內熱源的。兩側的換熱系數均為常數，低溫側的流體溫度保持常數。如果高溫側的流體的溫度作周期性變化，試分析傳熱量能否用如下的公式進行計算： Q=FK（tf1tf2） K=(1/h1+δ/λ+1/h2)其中：F為傳熱面積，K為傳熱系數，h1和h2為兩側的對流換熱系數，δ和λ分別為平壁的厚度和導熱系數，tf1和tf2為兩側的溫度。三、 計算題（每題15分，共75分）薄壁球空殼內表面F2包圍著另一球體表面F1，組成了封閉空間。已知兩表面的發(fā)射率分別為ε1=ε2=,直徑d1=,d2=,表面F1的溫度為t1=427℃，表面F2的外側空氣溫度為t2=37℃。設表面F2的外側對流換熱量為同側的輻射換熱量的5倍。試計算表面F1 和表面F2之間的輻射換熱量。（不計封閉空間的對流換熱及薄壁球的導熱熱阻）在內徑為20mm、長度為3m的管內流動，進口處水溫為20℃，管壁溫度保持在40℃，試確定出口處的水溫。水在定性溫度t=25℃時的物性參數： λ=（） cp=() ρ=997kg/m3 ν=106m2/s μf=903106kg/() Prf= μw=106kg/() Prw=管內受迫對流準則關聯式：Re=104～106 Nu=Re2200 Nu=[RefPrf(d/f)](1/3)( μf/μw)Re=2200～104 Nu=()[1+（d/L）(2/3）](Prf/Prw)試推出二維穩(wěn)態(tài)導熱時如圖3所示拐角節(jié)點（i,j）能量守恒表達式即有限差分方程式。已知右側壁絕熱；頂點處于溫度為tf、換熱系數為h的冷流體環(huán)境，同時受到外界熱輻射qr(W/m3)照射；有內熱源Qr(W/m3)；網格△x=△y；材料導熱系數為λ。用熱電偶測量氣流溫度，通常把熱電偶接點近似看成一個圓球體。已知氣流與熱電偶接點的h=400W/（）,熱電偶的物性參數為：c=400J/()、ρ=8500kg/m3,熱電偶接點的時間常數τ=1s,試確定（1）熱電偶接點的直徑d；（2）如果把初溫為t0=25℃的熱電偶放在溫度為t∞=200℃的氣流中，問：當熱電偶顯示溫度為t=199℃時，其需要經歷多長時間τ。有一臥式單流程蒸汽冷凝器，冷凝蒸汽量G1=1000kg/h,從干飽和蒸汽凝結為飽和水。蒸汽溫度t1=200℃，汽化潛熱r=2257kJ/=30根、直徑d=20mm的薄壁銅管（導熱熱阻不計）。已知冷卻水流量G2=20000kg/h，進口水溫為t2=20，冷凝側h2=16000W/(),污垢熱阻r=2104()/W,求冷凝管長度L (已知管內紊流換熱準則式Nuf=,水的物性參數為cp=(), ν=106m2/s, Prw=, λ=(), ρ=996kg/m2.)CY1一、 分析計算題 某球壁面內有均勻分布的內熱源qr(W/m3),導熱系數為溫度的線性函數（λ=λ0（1+at），λ0和a均為常數），球壁面的內側壁面溫度tw1為常數，外側給定第三類邊界條件，換熱系數λ和溫度函數tf均為常數。試求在球壁面內進行一維徑向穩(wěn)態(tài)導熱過程時的溫度分布及換熱密度分布。（15分） 試推導證明縱掠平壁面能量交換的雷諾類比公式：St=Nu/(RePr)=Cf/2.（15分） 試求二維空間任意兩個凸表面F1和F2間的輻射熱交換的角系數。其中a,b,c分別為凸表面F1和F2的邊界點，如圖所示。（8分） 已知已知某表面的單色吸收率α2隨波長的變化關系如圖4a所示，該表面的投射單色輻射G2隨波長的變化圖4b所示。試計算該表面的全色吸收率α。 （15分） 一個逆流式套管散熱器，其中油的問溫度從100℃冷卻到60℃，水由20℃到50℃，104W，傳熱系數為350 W/， KJ/kg.℃，求換熱面積為多少？℃/W，流體入口溫度不變，此時換熱器的傳熱量和流體出口溫度為多少？（15分）二、 討論題（每題8分） 試討論視覺色彩與熱輻射吸收率和輻射綠的關系。 根據導熱機理討論金屬材料的導熱系數隨溫度的變化關系。 進行單相流體受迫對流換熱過程模擬實驗時，如何確保兩個實驗相似？ 試分析換熱器中的傳熱過程中，熱阻的主要來源以及加強傳熱可以采取的措施。CY2一、概念題試述努謝爾特數Nu和畢渥數Bi的物理含義，并作比較。分析傳熱過程中污垢熱阻對傳熱系數的影響。分析下表中四個工況下的對流換熱過程的相似性。如要使相似，應如何調整或改變表中的參數？工況管型介質RePr邊界條件A圓管水3000第一類邊界條件B圓管油3000第二類邊界條件C方管水3000第三類邊界條件D三角型管鹽水3000第四類邊界條件 在計算有氣體介質的兩個物體之間在某波長范圍內輻射換熱時，有人認為：“因其間存在氣體介質，故必須計及氣體輻射的影響，或建立氣體和兩個物體輻射換熱的聯立方程進行求解”。試分析這一說法是否肯定正確。 畫出換熱器順流和逆流換熱過程中流體溫度隨傳熱面積變化的關系圖。并導出平均溫度差的計算公式。三、 計算題 對某熱水管道進行保溫設計時，已知所選的石棉材料的導熱系數λ=℃,保溫外部與外層空氣的對流換熱系數h=12 W/m℃。如果熱水管的外徑為118和40mm，在內外溫差為80℃下，要求散熱量q小于80W/m時，問如何選管徑和保溫層厚度？ 一根直徑為1mm和長度為100mm的金屬絲，初溫為20℃，突然置于500℃的空氣中。設金屬絲與外界的表面換熱系數25W/m2℃，求金屬絲溫度達到空氣的95%溫度值所需要的時間。 計算如圖所示A和B兩個物體表面之間的輻射換熱角系數。其中：a=b=,h=. ，壓降為42mmHg，管壁平均溫度為80℃，管內水的平均溫度為55℃，試由雷諾類比律求管內對流換熱系數。已知水的物性參數為ρ=985kg/m3,ν=106m2/s,Pr=,cp=4177J/kg℃. CY3一、基本概念題寫出下列參數的定義式，并說出其物理含義a. 導熱系數λb. 對流換熱系數hc. 圓筒壁面?zhèn)鳠嵯禂礙d. 努謝爾特數Nube. 普朗特數Pr 與固定不透明壁面相比，氣體輻射換熱有何特點？ 分別計算下列流道中的水力當量直徑： 正方形通道：邊長a 夾層通道：間距b=r2r1二、 計算分析題（任選兩題）1. 某一長方體金屬塊的尺寸為152015mm3,密度為ρ=8666kg/m3, λ=26W/m2℃ cp=343W/kg℃.初始溫度為600℃，放入50℃的大油池中進行冷卻處理，設油池中的對流換熱系數為450W/m2℃，求該問題冷卻到120℃所需要的時間。2. 二塊平行無限大平壁的表面發(fā)射率分別為ε1==，他們中間放置兩面輻射率均為ε3=，如果平板的溫度分別為t1=250℃和t2=50℃.試求兩板之間的輻射換熱量以及家遮熱板后輻射換熱減少的百分比（不計熱傳導和對流換熱） 在單流程逆流式換熱器中，用高溫煙氣加熱水。高溫煙氣的流量為13Kg/s,比熱容