北京科技大学传热学试题

1、北京科技大学2003年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题一、简要回答下列问题（每小题8分）1写出下列准则的表达式，并注明各量的物理意义: 2在工业用换热器中，有的将肋片装在圆管的内表面，圆管外表面为光管；有的换热器正好相反，为什么？举例说明。3为什么称大容器饱和沸腾中的临界热流为沸腾危机或烧毁点？4试述强化管内流体对流换热常采用的方法，并简述理由。5什么是灰体？在实际工程计算中我们把物体表面当作灰体处理应满足什么条件？而又为什么要满足这样的条件？二、（20分）外径为 ,表面温度为的蒸汽管道，外绝缘层为的正方形截面，绝热材料导热系数为,绝热层外表温度为。试计算每米长管道的热损失。若用同样多的材料

2、做成圆形截面，热损失又是多少？（可假设两种情况下绝热层外表面与环境的对流换热系数相同）三、（20分）如图中所示，位于导热系数分别为和两种材料界面处的节点。试推导出稳态状况下，无内热生成的有限差分方程，若划分网格时令，则此导热问题的有限差分方程可简化为何种形式。四、（25分）一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管的外壁温度保持在。初温为、质量流量为的水从套管换热器的环形空间流过，换热器外壳绝热良好。环形夹层内管外径为，外管内径为，试确定把水加热到时所需的套管长度及管子出口截面处的局部热流密度。 （不考虑温差修正，水的物性参数为： ，）五、（25分）如图所示，由半径为的1/4圆的两直径及圆周

3、所组成的通道，在垂直纸面方向无限长。表面1的温度和发射率分别为，表面2温度和发射率分别为，,表面3的发射率为，单位长度热流。试确定表面3的温度和表面1，2的单位长度净辐射换热量。六、（20分）用热电偶测温计测得炉膛烟气温度。设已知水冷壁管外表面温度，烟气对测温计表面的对流换热系数，烟气可近似地当做透明介质，测温计表面的黑度，测温计由于导热而产生的测温误差可以略去不计。试求炉膛烟气的真实温度和测温计由于辐射换热产生的测温误差。七、（25分）试证明：在两个平行板之间加上块遮热板后，辐射换热量将减小到无遮热板时的。（设各板均为漫灰表面，且发射率相同）八、（20分）由三个灰体表面组成的封闭辐射系统中，

4、三个面的面积分别为、和，三个面的辐射率分别为、和，三个面上的温度分别为、和，试画出该辐射系统的等效辐射网络图，并列出求解此辐射系统的节点方程组。北京科技大学2004年硕士学位研究生入学考试试题一、简要回答下列问题（30分，每小题6分）1试分析气体辐射的特点。2名词解释：热导率、对流换热系数、辐射常数以及材料的热辐射率。3解释下列名词：层流边界层、湍流边界层、湍流核心、粘性底层、主流区、雷诺类比。4为什么改变内部流动截面形状会改变换热效果？试用充分发展湍流的对流换热公式解释之。5扼要阐明下列相似准则的表达式和物理意义： 二、（20分）试给出图1所示平板温度分布的解析表达式，设平板在和处分别有均匀

5、的表面温度和，导热系数随温度线性变化：。三、（20分）考察两个漫射的无限大的平行灰表面，其相隔距离很小，若两表面的黑度均为0.8，为了要使两表面之间的辐射热流减少至原来的1/10，问所放置在其之间的很薄、且导热热阻可以忽略的辐射热屏的黑度应是多少？四、（30分）一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管的外壁温度保持在。初温为、质量流量为的水从套管换热器的环形空间流过，换热器外壳绝热良好。环形夹层内管外径为，外管内径为，试确定把水加热到时所需的套管长度及管子出口截面处的局部热流密度。 （不考虑温差修正，水的物性参数为： ，）五、（25分）两个直径为和为的同心球，中间有空气隔开，两球的表面温度

6、分别为和。a. 若两球是黑表面，问它们之间的净辐射能交换是多少？b. 若两球是黑度=和=的漫射灰表面，它们之间的净辐射能交换是多少？c. 若增加至，且，和，问两表面之间的净辐射能交换是多少？若其他条件保持不变，将外表面作为黑表面，问所导致的误差是多少？六、（25分）对图2所示的圆截面直肋的一维稳态、无内热源、常物性导热问题，试分别列出节点和端部节点的离散方程式。已知圆截面的直径为。七、（25分）试解释换热器和蓄热室的工作原理，它们各自的优缺点有哪些？请列举强化换热器和蓄热室换热的措施各3项。八、（25分）一具有漫射-灰表面且黑度为0.6的热电偶，用其测量流过一大管道内的气体温度，热电偶的指示温

7、度为，管壁黑度为0.85且具有均匀温度为，若热电偶和气流之间的对流换热系数为，略去热电偶的导热损失，求气流的真实温度。北京科技大学2005年硕士学位研究生入学考试试题一、回答下列问题（40分，每题10分）1分别写出、相似准则数的表达式，请说明其物理意义，并比较、的异同。2对于管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？3有人认为：“重辐射面（绝热辐射面）既然没有净得失热量，它的存在也就对整个系统不起任何作用。”这一看法对不对？为什么？4炉气（烟气，燃烧产物）黑度的计算公式是什么？试解释此公式的物理含义。二、（20分）一根长，功率的电阻丝是由直径为的不锈钢制成。电阻丝的工作环境温度为

8、，表面对流换热系数为。试求解电阻丝稳定工作时横截面上的温度分布表达式及表面温度值。三、（20分）水以的质量流量流过直径为，长为的圆管，管壁温度保持在，水的进口温度为。求水的出口温度和管子对水的散热量。（水的物性参数为，水在管内对流换热经验公式为）四、（20分）有一内腔为的正方形炉子，被置于室温为的大房间中。炉底电加热，底面温度为，炉子顶部开口，内腔四周及炉子底面以下均敷设绝热材料。试确定在不计对流换热的情况下，为保持炉子恒定的底面温度所需供给的电功率。炉底对炉侧墙的角系数等于0.8。五、（20分）一具有漫射灰表面且黑度为0.6的热电偶，用其测量流过一大管道内的气体温度，热电偶的指示温度为，管壁

9、黑度为0.85且具有均匀温度为，若热电偶和气流之间的对流换热系数为，略去热电偶的导热损失，求气流的真实温度。六、（15分）试给出图1所示平板温度分布的解析表达式，设平板在和处分别有均匀的表面温度和，导热系数随温度线性变化：。七、（15分）以逆流式换热器为例，试推导换热器设计公式中平均温压的计算式：八、（15分）试解释换热器和蓄热室的工作原理，它们各自的优缺点有哪些？请列举强化换热器和蓄热室换热的措施各3项。九、（15分）已知平板跨流的局部对流发热系数是按变化。其中是指距平板前沿的距离。求自前沿到平板上某个位置的平均对流放热系数与在处的局部对流放热系数之比。北京科技大学2006年硕士学位研究生入

10、学考试试题一、简要回答下列问题（30分，每小题5分）1假定不可压缩，牛顿型流体，常物性，无内热源，忽略摩擦产生的耗散热，试写出二维稳态对流换热微分方程组，并说明其中各项的物理意义。2对于第一类边界条件的稳态导热问题，其解析解与导热系数有没有关系？3发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情形下可以按一维问题来处理？4对管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？5名词解释：有效辐射、表面辐射热阻、重辐射面、遮热板及灰体。6试述基尔霍夫对灰体的应用，简要说明该定律在辐射换热计算中的作用。二、（20分）一块初温为的平板（单侧表面积为，厚度为），一侧表面突然受到恒定热流密度的加热，另一侧表面

11、则受到温度为的气流冷却，表面传热系数为。设内热阻可以不计，其它物性参数均已知。试列出物体温度随时间变化的微分方程式并求解之。三、（25分）一蒸汽管道的保温层外包了油毛毡，表面发射率为0.93，温度为，外径为。该管道水平地穿过室温为的房间，在房内长度为。空气的物性参数如下：导热系数（或称导热率）;运动粘度;普朗特数。横圆柱表面自然对流换热的准数方程为。试计算蒸汽管道在该房间内的总散热量。四、（25分）利用一同心套管式换热器，将流量为、比热为的水由加热至，并用流量为、比热和温度的油作为热流体。若总传热系数为，且管外径为。求（1）该换热器是逆流式还是顺流式；（2）换热器的长度。五、（25分）两个直径

12、为和为的同心球，中间有空气隔开，两球的表面温度分别为和。a. 若两球是黑表面，问它们之间的净辐射能交换是多少？b. 若两球是黑度和的漫射灰表面，它们之间的净辐射能交换是多少？c. 若增加至，且，和，问两表面之间的净辐射能交换是多少？若其他条件保持不变，将外表面作为黑表面，问所导致的误差是多少？六、（25分）用单层遮热罩抽气式热电偶测量一设备中的气流温度，如图所示。已知设备内壁为，热接点和遮热罩表面黑度均为0.6，气体对热接点及遮热罩的换热系数分别为及。当气流真实温度为时，热电偶的指示值是多少？七、（25分）建立如图所示壁面内拐角节点的温度的离散方程式。壁面外表面与流体（温度为）对流换热，表面传

13、热系数h壁面内有内热源，单位体积内内热源强度为，壁面按二维稳态导热问题处理。八、（25分）考察两个漫射的无限大的平行灰表面，其相隔距离很小，若两表面的黑度均为0.8，为了要使两表面之间的辐射热流减少至原来的1/10，问所放置在其之间的很薄、且导热热阻可以忽略的辐射遮热板的黑度应是多少？北京科技大学2007年硕士学位研究生入学考试试题一、简要回答下列问题（30分，每小题5分）1请写出直角坐标系中，非稳态，有内热源，常导热系数的导热微分方程表达式，并说明表达式中各项的物理意义。2在用裸露热电偶测定气流的非稳定稳定场时，怎样可以改善热电偶的温度响应特性？3采用集总参数法求解物体非稳态导热时，需满足什

14、么条件?说明为什么要满足此条件。4解释现象：一条架空敷设的电缆使用时发现绝缘层超温，为降温特剥去一层绝缘材料，结果发现温度更高。5解释名词：接触热阻，沸腾的临界热流密度，入口效应，黑体，温室效应。6为强化传热，可采取哪些具体措施？二、（20分 ）半径为的圆球，其热导率（导热系数）为，单位体积发热量为，浸在文档为的流体中，流体与球表面间的对流换热系数为。求稳态时圆球内的温度分布，并计算当, ，时，球内的最高温度。三、（25分）在一次对流换热试验中，的水以的流速流入内径为、外径为32mm、长的管子。管子外面均匀地缠绕着电阻带作为加热器，其外还包有绝热层。设加热器总功率为，通过绝热层的散热损失为,管

15、材的导热系数为。试确定：（1）管子出口处的水的平均温度；（2）管子外面的平均壁温。已知管内对流换热的准则数方程为：，在平均温度下，水的物性参数如下：，=1.156/s，。四、（25分）两漫灰平行平板间存在着辐射换热，并保持表面温度,表面发射率分别为和。为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同（分别为和，且）的遮热板将两板隔开。问（1）为使两板之间的辐射换热有最大的减少，遮热板应如何放置?即应该将该板发射率小的还是大的一面朝向温度为的平板？（2）上述两种放置方式中，哪一种使遮热板温度更高？五、（25分）长方体加热炉顶面被加热，温度保持，表面发射率为0.8，底面温度为，可以看作是黑体；四壁近

16、似是绝热的，发射率均为0.8。已知炉顶与炉底之间的角系数等于0.17。求：（1）画出针对此问题的辐射网络图；（2）四壁的温度；（3）加热炉顶面内埋设的电加热器的总功率（不考虑对环境的散热损失）。六、（25分）利用一同心套管式换热器，将流量为，比热为的水由加热至，并用流量为，比热和温度的油作为热流体。若总传热系数为，且管外径为。求（1）该换热器是逆流式还是顺流式；（2）换热器的长度。七、（25分）建立如图所示壁面内拐角节点的离散方程式。壁面外表面与流体对流换热，表面传热系数，壁面内有内热源，单位体积内内热源强度为，壁面按二维稳态导热问题处理。八、（25分）分别画出如下两表面间的自然对流流动示意图

17、：（1）两平板倾斜，热面在下，冷面在上；（2）两倾斜平板，上下面等温，置于大气温度中；（3）两热竖壁组成的封闭有限矩形空间（上下表面绝热）。北京科技大学2008年硕士学位研究生入学考试试题一简要回答下列问题（30分，每小题5分）1名词解释：热导率、对流换热系数、黑体辐射常数、发射率和总传热系数。2分别写出毕渥述、努塞尔数、雷诺数、傅里叶数和格拉晓夫相似准则数的表达式，并请说明其物理意义。3常物性、无内热源的稳态导热方程中不包含任何物性参数，这是否说明导热物体中的温度分布与导热物体的物性无关，为什么？4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

18、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？5何谓灰体？这种物体表面在现实中并不存在，那为什么可以用于实际物体表面间的辐射换热计算？6试用热阻概念说明辐射遮热板为什么能够“遮热”？板表面的发射率对遮热作用有什么影响？二（20分）有一体积为，表面积为的物体。假设物体内部导热热阻很小，可以忽略，则物体在同一时刻各点的温度相同。物体与温度为的环境发生对流换热，换热系数为，若物体热导率、密度和比热容均为已知常数，且物体初始温度为。请推导物体温度随时间的变化函数。三（25分）采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气速度。现测得铂丝直径，长，电阻为，通过的电流为，表面温度为，空气温度为。已知,空气的物性参数见下表。假定辐射热损失可忽略不计，试确定空气的来流速度。