同濟大學傳熱學真題

1、CY-1一、 分析計算題1、 某球壁面內(nèi)有均勻分布的內(nèi)熱源qr(W/m3),導熱系數(shù)為溫度的線性函數(shù)（=0（1+at），0和a均為常數(shù)），球壁面的內(nèi)側(cè)壁面溫度tw1為常數(shù)，外側(cè)給定第三類邊界條件，換熱系數(shù)和溫度函數(shù)tf均為常數(shù)。試求在球壁面內(nèi)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）2、 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）3、 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(shù)。其中a,b,c分別為凸表面F1和F2的邊界點，如圖所示。（8分）4、 已知已知某表面的單色吸收率2隨波長的變化關(guān)系如圖4a所示，該表面

2、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。 （15分）5、 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，傳熱量為2.5104W，傳熱系數(shù)為350 W/m2.k，油的比熱2.13 KJ/kg.，求換熱面積為多少？如果計入換熱器表面污垢熱阻0.004m/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）1、 試討論視覺色彩與熱輻射吸收率和輻射綠的關(guān)系。2、 根據(jù)導熱機理討論金屬材料的導熱系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系。3、 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？4、 試分析換熱器中的傳

3、熱過程中，熱阻的主要來源以及加強傳熱可以采取的措施。CY-2一、概念題1、試述努謝爾特數(shù)Nu和畢渥數(shù)Bi的物理含義，并作比較。2、分析傳熱過程中污垢熱阻對傳熱系數(shù)的影響。3、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(diào)整或改變表中的參數(shù)？工況管型介質(zhì)RePr邊界條件A圓管水30001.2第一類邊界條件B圓管油30002.5第二類邊界條件C方管水30003.2第三類邊界條件D三角型管鹽水300012.5第四類邊界條件6、 在計算有氣體介質(zhì)的兩個物體之間在某波長范圍內(nèi)輻射換熱時，有人認為：“因其間存在氣體介質(zhì)，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(lián)立方程進行

4、求解”。試分析這一說法是否肯定正確。7、 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(guān)系圖。并導出平均溫度差的計算公式。三、 計算題1、 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(shù)=0.11W/m2,保溫外部與外層空氣的對流換熱系數(shù)h=12 W/m。如果熱水管的外徑為16、18和40mm，在內(nèi)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？2、 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(shù)25W/m2，求金屬絲溫度達到空氣的95%溫度值所需要的時間。3、 計算如圖所示A和B兩個物體

5、表面之間的輻射換熱角系數(shù)。其中：a=b=0.5m,h=1.0m.4、 水以1.5m/s的流速通過內(nèi)徑20mm和長度5.5m的管子，壓降為42mmHg，管壁平均溫度為80，管內(nèi)水的平均溫度為55，試由雷諾類比律求管內(nèi)對流換熱系數(shù)。已知水的物性參數(shù)為=985kg/m3,=0.51710-6m2/s,Pr=3.27,cp=4177J/kg. CY-3一、基本概念題1、寫出下列參數(shù)的定義式，并說出其物理含義a. 導熱系數(shù)b. 對流換熱系數(shù)hc. 圓筒壁面?zhèn)鳠嵯禂?shù)Kd. 努謝爾特數(shù)Nube. 普朗特數(shù)Pr2、 與固定不透明壁面相比，氣體輻射換熱有何特點？3、 分別計算下列流道中的水力當量直徑： 正方形通

6、道：邊長a 夾層通道：間距b=r2-r1二、 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=8666kg/m3, =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(shù)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1=0.25和2=0.5，他們中間放置兩面輻射率均為3=0.05的遮熱板，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）4、 在單流程逆流式換熱器中，用高溫煙氣加熱水

7、。高溫煙氣的流量為13Kg/s,比熱容為1010 W/kg，進口溫度為427，水的流量為12kg/s，比熱為4179 W/kg，溫度由27升到87。換熱器的傳熱系數(shù)為900W/m2，試求高溫煙氣的出口溫度及換熱器的傳熱面積。CY-41、 流體與兩平行平板間的對流換熱如下面兩圖所示。試畫出兩種情況下流體溫度分布曲線（注：直接畫在下面兩張圖上）（4分）（1）qw1=0 (2)qw1=qw22、對于右圖所示幾何結(jié)構(gòu)，試導出從溝槽表面發(fā)出的輻射能中落到溝槽外面的部分部分所占的百分數(shù)計算式。設在垂直紙面方向為無窮長。（5分）3、兩塊不同材料的平板組成如圖所示大平板，兩板的面積分別為F1和F2，導熱系數(shù)分

8、別為12.如果該大平板的兩個表面分別維持在均勻的溫度t1及t2.試導出通過該大平板的到熱量Q的計算式。（5分）4、某一瞬間，假定一厚度為的無限大平板的溫度分布可表示成t=c1x2+c2的形式，其中c1和c2為已知常數(shù)。試求（1） 導出此時刻在x=0表面處的熱流密度q|x=0=0（2） 證明此時刻平板的平均溫度隨時間的變化率t/=2ac1，這里a為平板材料導熱系數(shù)。（15分）5、q=1000W/ m2的熱流密度沿x方向通過厚=20mm平板（見右圖）。已知在x=0,10及20mm處溫度分別為100，60及40.試據(jù)此數(shù)據(jù)確定平板材料導熱系數(shù)=0（1+bt）(t為平均溫度)中的0及b.（18分）8、

9、 室溫為t=10,大房間有一根d=10cm煙筒，其豎直部分已知空氣的物性數(shù)據(jù)=1.06kg/m3, =0.029W/m2 =18.9710-6m2/s,Pr=0.696.大空間自然對流換熱實驗準則式為Nu=C(GrPr)n,式中系數(shù)c及指數(shù)n見附表一。 （20分） 附表一 Nu=C(GrPr)n中的c和n加熱表面的形狀及位置系數(shù)c及指數(shù)n適用范圍(GrPr)流態(tài)cn豎平板層流0.590.25104-109豎圓柱紊流0.101/3109-1013橫圓柱層流0.530.25104-1099、 一燃燒試驗設備的壁面上安置了一小塊直徑d=5cm圓形耐熱玻璃，其穿透率=0.9，反射率=0，黑度=0.3，如果燃燒溫度Tg=727，設備的環(huán)境溫度T=20，外表的對流換熱系數(shù)h=9.6W/(m2)，試導出耐熱玻璃的能量守恒式，并據(jù)此計算玻璃的溫度Tw及其散熱量Q，假定玻璃的溫度時均勻的.(18分)10、 有一逆流式套管式冷油器，冷卻水流量Gc=230kg