浙大03-08传热学试题答案.

1、浙江大学2001年考研试题答案一、填空1.（1）逐渐降低 （2）热边界层厚度沿管长逐渐增大2.（1）增大 （2）产生了二次环流，增加了扰动，从而强化了换热3（1）横向 （2）横向冲刷热边界层较薄且存在由边界层分离而产生的漩涡，增加了流体扰动，因而换热强4.（1）浙江大学2003年考研试题答案一、填空1.（1）表征了物体内部温度扯平的能力、传递温度变化的能力（2）单位（3）普朗特数2.（4）自身辐射（5）反射辐射3.4.（7）管子直径 （8）5.（9）表示管道（10）流体6.（11）表示内部导热热阻与表面对流换热热阻的比值（12）表示壁面上无量纲温度梯度的大小7.（13）减小 （14）不变8.（

2、15）液膜层导热 （16）9.（17）方向 （18）光谱吸收比10.（19）传热单元数 （20）二、简答题1.见课本第四版P3202.见课本第四版P61温度计套管与其四周环境之间发生着三种方式的热量传递。从套管顶端向根部的导热。从管道内流体向套管外表面的对流换热。 从套管外表面向管道壁面的辐射换热。稳态时，套管从管道内流体获得的热量正好等于套管向管道壁面的导热及辐射换热之和。因次套管的壁面温度必低于管道内流体的温度。 式中：为套管顶端壁面温度，为管道内流体温度。从温度计套管的一维导热物理过程来看，可以画出如图所示的热阻定性分析图（图略）图中为管道外的环境温度，代表管道外侧与环境间的换热热阻，、

3、分别代表套管顶端与管道内流体的换热热阻及顶端与根部间的导热热阻。显然：要减小测温误差，应使尽量接近，即应尽量减小而增大及。另一方面，由上式可看出，要减少，应增加，即增加mH，以减小的值。可以采用以下方法： 选用导热系数较小的材料作套管（增大）； 尽量增加套管的高度并减小壁厚（增大）； 强化套管与流体间的换热（减小）； 在管道外侧包以保温材料（增加）。3.不对，相变换热，两者相同。4.辐射 对流浙江大学2004年考研试题答案一、填空题1.能量守恒定律，傅里叶定律，2. 653.升高4.，5.黑体 波长6.普朗特数，动量扩散能力与热量扩散能力的一种量度7.变大 变小8.临界热流密度9.，换热器的实

4、际换热效果与最大可能的换热效果之比10.11.二、简答题1.2.3.入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段的高，且沿着主流方向逐渐降低。4.保温瓶夹层抽真空；测流体导热系数时，上部加热处于高温下部处于低温，使测量更加准确；双层保温玻璃。浙江大学2005年考研试题答案一、填空1.（1） （2）动量扩散厚度与热量扩散厚度之比的一种度量2.（3）叉排 （4）顺排3.（5）温压小 （6）传热强4.（7）湍流 （8）特征长度5.（9）光谱吸收比与波长无关6.（10）把表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数7.（11）光谱辐射强度在吸收性气体中传播时按指数规律衰减8

5、.（12）固体内部导热热阻与其界面上换热热阻 （13）固体的导热系数9.（14）实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量（15）010.（16）二维、稳态、无内热源的边界层能量 （17）热扩散率11.（18）12.（19）顺流 （20）14.（21）逆流15.（22）平均温差法 （23）效能传热单元数法二、简答题1.固体壁面附近流体温度急剧变化的薄层称为热边界层。对流换热的热阻大小主要取决于紧靠壁面附近的流体流动状况，这一区域中速度和温度变化最剧烈，是强化对流换热的主要“突破口”。流动边界层在壁面上的发展过程显示出，在边界层内也会出现层流和湍流两类流动状态，湍流边界层的主体核心虽处于湍

6、流流动状态，但紧靠壁面处粘滞应力仍占主导地位，致使贴附于壁面的一极薄层内仍保持层流性质，这个极薄层称为湍流边界层的层流底层。因此在边界层中，无论是层流还是湍流，其流动速度都由零变化到主流速度。尤其是紧靠壁面边界层底部，几乎是静止的，完全是靠导热来换热，换热量小，故强化换热时应破坏边界层，使边界层变薄，减小换热热阻，增加换热量。2. 3.气体：导热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果。气体的温度越高，其分子的运动动能越大，不同能量水平的分子相互碰撞的结果，使热量从高温处传到低温处。导电固体：导电固体中有相当多的自由电子，它们在晶格之间像气体分子那样运动，自由电子的运动在导电固体的导热中起着主要

7、作用。非导电固体：非导电固体导热是通过晶格结构的振动，即原子分子在其平衡位置附近的振动来实现的。液体：液体的导热认为介于气体和固体之间。4.集总参数法：当固体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，以致可以认为整个固体在同一瞬间均处于同一温度下，这时所要求解的温度仅是时间的一元函数而与坐标无关，这种忽略物体内部导热热阻的简化分析方法称为集总参数法。条件：物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，或表面换热系数极低。计算时。5.高效隔热材料要求尽可能的增大热阻，采用多孔结构或多层隔热屏结构，其孔中和隔热屏之间充满气体。由于气体在孔中和屏间是静止的，仅存在导热的传热方式且气体

8、的导热系数小于固体，所以增加了隔热材料的热阻。三、计算题1. 解：（1）（2）浙江大学2006年考研试题答案一、填空题1.2.自然对流换热3.4.5.6.珠状凝结 膜状凝结7.动量扩散能力与热量扩散能力流动边界层和热量边界层8.9.气体辐射对波长有选择性，气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的10.不依靠泵或风机等外力推动，由流体自身温度场的不均匀所引起的流动11.临界热流密度12.相对性 完整性 可加性13.当反射表面的不平整尺寸大于投入辐射的波长时，形成漫反射。14.黑体辐射对应于最大光谱辐射力的波长与温度T之间存在着如下的关系：15.流体的导热系数，特征长度二、简答题1.凝汽器中温度远远低

9、于600，辐射传热量极少，可以忽略不计。而在炉膛内烟气温度高于600，辐射能力很强，所以必须考虑辐射换热。2.3.人体热量传递给水银过程中存在热阻，达到平衡状态即由非稳态到稳态导热需要一定的时间。方法：采用热容小的玻璃并减小玻璃厚度。4.在阴天，云层阻挡了物体向低温太空的热辐射并反射回地面，并且云层反射地面辐射，物体温度较高，不易结霜；而晴天没有云层，物体直接向太空辐射能量，且无反射的地面辐射，所以温度降低，容易结霜。5.测量过程中热接点与流道存在辐射换热，致使测得温度偏低。采用套管抽气式可减少热接点的辐射传热量，增大气流的对流传热表面传热系数，提高测量精度。三、计算题1.解：（1）（2）未结

10、垢时，每米管长设外壁温度t，则 ：结垢后 2解：则：又知 ，3.浙江大学2007年传热学试题答案一、填空1. 2.固体的导热系数，特征长度，固体内部导热热阻与其界面上换热热阻3.4.光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体5.6.规定了边界上任何时刻的温度值； 规定了边界上任何时刻的热流密度值为零； 规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度7. ， 8.在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量正比例于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。物质导热本领的大小9.10.入口段效应11.大12.13.自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、稳定膜态沸

11、腾14.15.逆二、简答题1.换热器中应用肋片主要目的是强化换热和降低换热器壁温，当换热器一侧的热阻较大时，应对热阻较大一侧进行强化换热，而加装肋片是一种较为有效的方法。当换热器热流体一侧的传热系数较大而热阻较大时，加装肋片强化换热后，可降低壁温。换热器管内单相流时，加装肋片后，还可以减薄或破坏边界层，以增加流体的扰动，强化换热器传热。2. 3.散热量为最大值时的直径 称为临界热绝缘直径。在圆管外加保温层，既可能使散热量减少，也可能使散热量增加。这是因为保温层的加入一方面使导热热阻增加，另一方面可使对流热阻减少。若外直径为 的圆管外包以绝热层使直径为（），圆管外表面温度为，绝缘层表面外侧流体温

12、度和表面传热系数分别为和。则从上式可以看出：保温层的加厚（即增大）一方面使导热热阻增加，另一方面使对流热阻减小。可以证明，当即时，达到极值点。即以为分界点，如圆管外径小于时，随着直径的增加，散热量增加；若圆管外径大于，则散热量随增加而减小。直径即称为临界热绝缘直径。4. 由管内及管外强迫对流换热的实验关联式： 知 其中、为流体的物性参数；由上式知：对流换热系数h随流体密度和比热的增加而减小；对流换热系数h随流体导热系数的增加而增加；当m>n时，n-m<0，对流换热系数h随运动粘度的增加而减小；当m<n时，n-m>0，对流换热系数h随运动粘度的增加而增加。5.三、计算题1

13、.解：由热平衡方程：其中下角标“1”表示机油温度，“2”表示水的温度。换热量 对数平均温差： 传热系数，机油的换热系数水的换热系数：总传热系数：由传热方程：由2.解： 毕渥数因此系统可以看成集总参数系统。 时间常数： 由式：得 需要273.6s。热电偶的时间常数是说明热电偶对流体温度变动响应快慢的指标。时间常数越小，热电偶越能迅速反映出流体温度的变动，即时间常数升温时间减小。时间常数取决于热电偶的几何参数，物理性质，换热系数。热电偶对流体温度变化的反应快慢取决于其自身的热容量及表面换热条件。热容量越小，温度变化越快，表面换热条件越好（hA越大），单位时间内传递热量越多，则升温时间越少。3.解：

14、 忽略外界通过窥视孔射入的辐射能时 即：由于 小孔的发射率 浙江大学2008年传热学试题答案一、填空1. 2. 3.旺盛湍流4.固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为热边界层。5.39.8 34.16.减小 增大7.流体流动的起因，流体有无相变，流体的流动状态，换热表面几何因素，流体的物理性质8.9.，q指热流密度，指导热系数，gradt是空间某点的温度梯度，是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向。10.011.实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量之比。12.忽略物体内部导热热阻的简化分析方法，应用条件：13.单位时间内单位表面积向其上的半球空间的所有方向辐

15、射出去的全部波长范围内的能量称为辐射力。 从黑体单位可见面积发射出去的落到空间任意方向单位立体角中的能量，称为定向辐射强度。14.1450K/117715.表面1发出的辐射能中落到表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数。相对性、完整性、可加性二、简答题1.图略自然对流区：壁面过热度较小，壁面上没有气泡产生，传热属于自然对流工况。核态沸腾区：当加热壁面的过热度，壁面上个别地点开始产生气泡，汽化核心产生的气泡彼此互不干扰，随着进一步增加，汽化核心增加，气泡相互影响，并会合成气块及气柱，气泡的扰动剧烈，传热系数和热流密度都急剧增大。 核态沸腾有温压小、传热强的特点。过渡沸腾区：从峰值点进一步提高，热流密度不仅不随的升高而升高，反而会越来越低。膜态沸腾区：从起，传热规律再次发生转折，这时加热面上已形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规则地排离膜层，q随的增加而增大。2.瓶身与环境有辐射散热，瓶盖有热传导散热。采用双层结构，夹层抽真空并且夹层两面涂了发射率极低的银，减少了辐射散热及热传导，瓶盖采用导热率较低的木质材料，减少热传导散热。3.顺流布置的型式。若采用逆流型式，冷热流体的高温段集中在换热器一端，会出现较高壁温，形成较大的温度应力，不利于安全。4.表示平壁内部热阻与表面