同济大学硕士研究生入学统一考试03-06传热学真题.doc

同济大学2005年硕士研究生入学考试试题 一、基本概念题（每题5分，共40分） 1.写出Pr和Gr的定义并说明其含义和用途。 2.试说明大空间饱和沸腾曲线各段的沸腾状态，定性解释q随△t变化的规律。 3.解释名词：角系数，并说明角系数的性质。 4.具有辐射和吸收能力的气体，它们的发射率和吸收率受到哪些因素的影响？ 5.试分析比较蒸汽在竖直壁面上的膜状凝结换热过程与热空气在竖直壁面附近被冷却作自由流动时的换热过程之间有何共同点？又有何区别？ 6.试分析在传热壁面上加肋，可达到哪些传热要求？ 7.简述玻璃温室保温的原理（限50-70字）。 8.在换热器热计算中，为什么要采用对数平均温差发，而 不采用算术平均温差法？并简述采用对数平均温差法进行换热器校核计算的过程。 二、简答题（每题7分，共35分） 1.如图1所示，这是一个直径为d，长为1的圆棒状伸展体一维稳态导热问题，试写出该伸展体向周围空气散热量Q（w）的微分和积分计算式，假定该伸展体温度分布用t=t(x)表示，材料导热系数为λ，换热系数为α，空气温度为t f 。 2.如果管径、流速和传热温差都相同，试判断下列各问题中的两种换热情况，何者的对流换热系数大？并解释原因： ⑴空气在竖管内自下往上流动被加热和空气在竖管内自上往下流动被加热； ⑵油在竖管内自下往上流动被冷却和油在竖管内自上往下流动被冷却； ⑶水在竖管内自上往下流动被冷却和水在横管内被加热； ⑷水在水平直管内受迫流动被加热和在弯管内受迫流动被加热。 3.试述遮热板的遮热原理。 4.有均匀内热源的无限的平板稳定导热条件及温度分布如图2所示，⑴画出q1及q2的方向；⑵比较q1及q2的大小；⑶比较α1及α2的大小。 5.在某传热过程中，热量自高温流体一侧穿过壁面传递到另一侧的低温流体处。该过程中壁面为平壁，而且是一维无内热源的。两侧的换热系数均为常数，低温侧的流体温度保持常数。如果高温侧的流体的温度做周期性变化，试分析传热量能否采用如下的公式进行计算： Q=FK(tf1-tf2) K=(1/α1+δ/λ+1/α2) 其中：F为传热面积，K为传热系数，α1和α2为两侧的对流换热系数，δ和λ分别为平壁的厚度和导热系数，tf1和tf2为两侧流体的温度。 三、计算题（每题15分，共75分） 1.薄壁球空腔内表面F2包围着另一球体表面F1，组成了封闭空间。已知两表面发射率分别为ε1=ε2=0.8，直径d1=0.125m，d2=0.5m,表面F1的温度为t1=427℃,表面F2的外侧空气温度为tf=37℃。设表面F2的外侧对流换热量为同侧的辐射换热量的5倍。试计算表面F1和表面F2之间的辐射换热量。（不计封闭空间的对流换热及薄壁球的导热热阻） 2.水以2.5m/s的速度，在内径为20mm、长度为3m的管内流动，进口处水温为20℃，管壁温度保持40℃，试确定出口处的水温。 水在定性温度t=25℃时的物性参数： λ=0.609w/(m.k) Cp=4.178kJ/(kg.k) ρ=997kg/m3 v=0.906×10-6m2/s μf=903×10-6kg/(m.s) Prf=6.22 μw=653.3×10-6kg/(m.s) Prw=6.22 管内受迫对流准则关联式： Ref=104～1.2×105 Nuf=0.023 Ref0.8 Prf0.4 Ref2200 Nuf=1.86[ Ref Prf (d/L)](1/3) (μf/μw)0.14 Ref=104～1.2×105 Nuf=0.012( Ref0.87-280) Prf0.4 (1+d/L)（2/3）(Prf/Prw)0.11 3.试推导二维稳态导热时如图3所示拐角节点（i，j）能量守恒表达式即有限差分方程式。已知右侧壁绝热；顶端处于温度为tf、换热系数为a的冷流体环境，同时受到外界热服饰qr（w/m2）照射；有内热源qv（w/m3）；网格△x=△y；材料导热系数为λ。 4.用热电偶测量气流温度时，通常把热电偶接点近似看成一个圆球体。已知气流与热电偶接点的a=400 w/（m2.k））已知管内紊流换热准则式Nuf=0.023 Ref0.8 Prf0.4，水的物性参数为Cp=4.178kJ/(kg.k)，v=0.805×10-6m2/s, Prw=5.42, λ=0.618w/(m.k), ρ=996kg/m3。 同济大学2004年硕士研究生入学考试试题 一、基本概念题（每题5分，共40分） 何为管内流动充分发展段？ 解释名词“表面有效辐射”和“投射辐射”。 写出Nu和Bi的定义，并说明其含义和用途。 用热电偶测量流体瞬态温度，应该如何选择热电偶材料、尺寸和换热条件？ 哪些因素对蒸汽凝结换热有影响