传热学考研真题答案

1、传热学考研真题答案+答案】2011-2012时间120分钟传热学课程32学时2学分考试形式：开卷专业年级：机械09级总分100分，占总评成绩70%注：此页不作答题纸，请将答案写在答题纸上一、填空（每空1分，总计20分）1.传热的三种基本方式有热传导、热辐射、热对流。2.毕渥数是导热分析中的一个重要的无因次准则，它表征了固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比。3.对流换热过程的单值性条件有几何、物理、时间、边界四项。4.肋效率的定义为肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。5. 已知某一导热平壁的两侧壁面温差是30，材料的导热系数是22w（m.k），通过的热流密度是300w/m2,则该平壁的壁厚是

2、2.2m6. 从流动起因，对流换热可分为自然对流、强制对流。7. 格拉晓夫准则的物理意义流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量；表达式gr=g?v?tlc32。8. 黑体是指反射率为0的物体，白体是指吸收率为0的物体。9.一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知两表面面积a1=0.5a2,角系数x1,2=0.6，则x2,1=0.3。10. 角系数具有相对性、完整性、可加性的特性。二、简答题（25分）1 、简单归纳一下导热问题中常见的几类边界条件以及其定义。（5分）解：导热问题主要有以下三类边界条件：（1）第一类边界条件：该条件是给定系统边界上的温度分布，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不

3、变的常数值。（2）第二类边界条件:该条件是给定系统边界上的温度梯度，即相当于给定边界上的热流密度，它可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。（3）第三类边界条件:该条件是第一类和第二类边界条件的线性组合，常为给定系统边界面与流体间的换热系数和流体的温度，这两个量可以是时间和空间的函数，也可以为给定不变的常数值。2 、求解导热问题有哪三种基本方法，简述各自的求解过程及特点。(6分)解：求解导热问题的三种基本方法是：(1)理论分析法；(2)数值计算法；(3)实验法三种方法的基本求解过程有：(1)所谓理论分析方法，就是在理论分析的基础上，直接对微分方程在给定的定解条件下进行积分，这样获得的

4、解称之为分析解，或叫理论解；(2)数值计算法，把原来在时间和空间连续的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些值的代数方程，从而获得离散点上被求物理量的值；并称之为数值解；(3)实验法就是在传热学基本理论的指导下，采用对所研究对象的传热过程所求量的方法三种方法的特点：分析法能获得所研究问题的精确解，可以为实验和数值计算提供比较依据；局限性很大，对复杂的问题无法求解；分析解具有普遍性，各种情况的影响清晰可见。数值法在很大程度上弥补了分析法的缺点，适应性强，特别对于复杂问题更显其优越性；与实验法相比成本低。实验法是传热学的基本研究方法，适应性不好；费用昂贵

5、。3、在对流传热理论中，什么是边界层？如何确定边界层的厚度？(8分)解：对流传热理论中，有两种边界层，分别是流动边界层和温度边界层。当粘性流体流过物体表面时，会形成速度梯度很大的流动边界层；当壁面与流体间有温差时，也会产生温度梯度很大的温度边界层(或称热边界层)。从y=0、u=0开始，u随着y方向离壁面距离的增加而迅速增大；经过厚度为?的薄层，u接近主流速度u?，把u/u?=0.99处离壁的距离定义为流动边界层厚度；而对于温度界层，当温度随着y方向离壁面距离的增加而迅速变化，当温度达到如下情况时y?0,?w?t?tw?0y?t,?t?tw?0.99?t即为边界层的厚度，且?与?t不一定相等。4

6、、夏天人在同样温度(如：25度)的空气和水中的感觉会不一样，请用传热学理论解释为什么；(6分)解：由于水的导热系数和空气的导热系数不一样，所以根据基本导热定律可知同等温差和相同的接触面积下，交换的热量是不一样的；另外从对流换热角度分析，水和空气的对流换热相关参数也不一样，对流换热效率也不一样。所以人体表的散热情况会不一样，感觉也不一样。三、计算题：(55分)解:由给定条件可知，这是一个稳态传热过程。通过墙壁的热流密度，即单位面积墙壁的散热损失为q?h1?h2tf1?tf225?(?10)k?100w/m210.15m1?5w(m2?k)1.5w(m?k)20wm2?k)2分根据牛顿冷却公式，对

7、于内、外墙面与空气之间的对流换热q?h2?tw2?tf2?2分，同时有q?h1?tf1?tw1?2分所以有tw2?tf2?q1?15?ch22分tw1?tf1?q2分1?5?ch12 、在图3所示的有内热源的二维稳态导热区域中，一个界面绝热，一个界面等温温度为t0(含节点4),其余两个界面与温度为tf的流体对流换热，?、h均匀，内热源tf?，试列出节点2、3、6、8、9、10的离散方程强度为?式。(15分)解：节点2分节2分点3：2：t3?t2?y?t6?t2t1?t2?y?1?x?x?y?0?x?2?x?2?y2；?t2?t3?y?t7?t3t4?t3?y?1?x?x?y?0?x?2?y?x

8、?2?2；t2?t6t?tt?tt?t?x?76?y?105?x?56?y?x?y?0?y?x?y?x节点6：；?2分节2分点8t4?t8?x?t7?t8t12?t8?x?1?y?x?y?0?y?2?x?y?2?2节点9：2分节t5?t9?x?t10?t9?y?1?x?y?x?y?h?t9?tf?0?y?2?x?2?422?；点10：?当t9?t10?y?t11?t10?y?t6?t101?x?x?y?xh?h10?tf?0?x?2?x?2?y2；2分?x?y以上诸式可简化为：节0.5分节0.5分点2：?2t6?t1?t3?4t2?y2?0?；点3：t2?2t7?t4?4t3?x?y?0；节0

9、.5分节0.5分点6：八、一?t7?t10?t5?t7?4t6?y2?0?x?y?点8：t4?2t7?t12?4t8?0；12?h?y?h?y?t5?t10?2?t?21?t?y?0f?9?2?节点9：0.5分节0.5分点10：h?y?h?y?2?2t6?t9?t11?2?t?22?t?y?f?10?0?注：可以不经过上述过程直接写出方程；写对一个计2.5分，写错1个扣2.5分。3、已知1.013?105pa,100?c的空气以v?100m/s的速度流过一块平板，平板温度为30摄氏度。求离开平板前缘3cm处边界层上的法向速度、流动边界层及热边界层厚度、局部切应力和局部表面传热系数、平均阻力系数

10、和平均表面传热系数。（10分）【篇二：2010年华北电力大学824传热学考研专业课真题及答案】引起高度的重视，中公考研为大家整理了2010年华北电力大学824传热学考研专业课真题及答案，并且可以提供华北电力大学考研专业课辅导，希望更多考生能够在专业课上赢得高分，升入理想的院校。华北电力大学824传热学2010年硕士研究生入学考试试题及答案历年试题精讲及答题技巧华北电力大学2010年硕士研究生入学考试初试试题以下为考试内容1 、用边界层能量微分方程来推导出边界层能量积分方程答案：对于常物性不可压缩流体，忽略粘性耗散，二维边界层能量微分方程可表示为：?t?t?2tu?v?a2?x?y?y对于右图任

11、一x截面做y?0到y?的积分：?t?t?2tudy?v?a2?x?y?y000?t?2t?t?0，2?0，则有?0，根据边界层的概念y?t,t?t?,因为在该处?x?y?y?ttt?t?t?2tu?v?a2?x?y?y000?t其中?v?vt?y0?t?t0t?v?v?tdy?v?tt?t?y?y00?t?为了导出仅包括u的方程，把式中的?v项及v?t项通过连续方程进行转换?y?u?v?0?x?y?ttt?v?u?u?v?t?y?x?x000?tt?t?u?u将式代入式得?v?t?t?y?x?x000?t?对式中的扩散项积分?t?2t?tady?a?y?y20?t?t?t?t?a?()y?t?

12、()y?0?a()y?0?y?y?y?将式，代入得?ttt?t?u?u?tu?t?t?a()y?0?x?x?x?y000?将等号左端的三项可进一步简化为?ttt?ut?t?u?d(u?t)dy?(ut?ut)dy?x?x?x?tdx000?t?ut?ut?dy?tdta()y?0导出得到边界层能量积分方程=?ut?utdy?ydx?02 、一堵南墙，室内温度为tf1，与内表面的换热系数h1，室外温度为tf2,与外表面的换热系数为h2,南墙外表面与太阳辐射热流密度为qs，墙表面可视为灰体，发射率为?，天空及地面等效温度tsky，试求墙内部温度分布的数学模型。答案：?d2t?0?2dx?dt?x?

13、0,?h(t1?tf1)?dx?x?,?dt?q?h(t?t)?(t4?t4)s1f21sky?dx?3 、如图所示间距为h、温度分别为tw1和tw2的两块无限长平行平板，如果其充满粘性流体，下板静止，上板以速度u运动时，会引起流体的层流运动，已知流体的粘度为导热系数为?，忽略流体流动产生的粘性耗散热，试求其中流体的速度分布和温度分布。(25分)答案：?u?u1dp?2uu?v?v2?x?y?dx?y(1)边界层型流体的动量守恒方程为：本题库埃流为层流粘性流动，设流体为不可压缩流体，=0，?0，?u?xdp=0dxd2u故式可简化为：?02dy两板距离为h,上板运动速度为u,下板固定边界条件为

14、：y?0,u?0；y?h，u?u对式进行积分两次得u?c1y?c2；代入边界层条件得c2?0，c1?故速度分布为：u?uhuyh?t?t?2t边界层型流体能量守恒方程为u?v?a2?x?y?y忽略粘性引起的机械能向内能的转换，故本题为层流粘性流动，故v?0，?t?0?xd2t故式可以简化为：2?0dy下板温度为tw1，上板温度为tw2，边界条件为：y?0，t?tw1；y?h，t?tw2对式进行两次积分得：t?c3y?c4，代入边界条件得c3?故温度分布为t?tw2?tw1，c4?tw1htw2?tw1y?tw1h4、三角直肋，周围流体温度为tf,换热系数h,肋基温度为tw,等腰三角肋的集合参数

15、为底长？，高为h,写出微分方程和定解条件。答案：导热微分方程x截面流入的热量?x?a?x?dtdxx+dx截面流入的热量?x?dx?x?d?dt?axdx?dx?dx?xhyxhy?x?ha?x?yl?l面的对流换热hpdx?t?t?dx段的能量守恒d?dt?ax?hp?t?t?0?dx?dx?x对三角形直肋：a?x?lp?2?l?y?2l令：?t?t?hd2?1d?2hh?0式中：?；上式为修正的贝塞尔方程，其解为x?dx2xdx?ai?2?ai02?x?bk02?x?x?因x?0时，k?;x?0处温度是有限值,可得b?0边界条件x?h,?0?t0?t?a?0i02?h温度分布关系式i2?x

16、?0?0i02?h?肋片散入外界的全部热流量因di0?i1?，在x?h时：d?i12h?d?a?x?l?2h?0i02?h?dx?x?h?5 、在管道中充分发展的换热区域?(tw?t)x?0，无论tw或tb均可认为是轴线tw?tb方向坐标x的函数，但上述无量纲温度却与x无关，试从对流换热表面传热系数的定义出发，以圆管内流动与换热为例，证明充分发展换热区常物性流体的局部表面传热系数也与x无关。答案：由题意知，在充分发展区?(tw?t)x?0tw?tb可知?tw?tt?t?f(r)只与r有关，即?wtw?tbtw?tb?t?xr?r?f?(r)?常数，其中r为管道的半径tw?tb?即d?drr?r

17、于是h(x)?t?r?tw?tb)?常数，即管内充分换热区常物性流体的局部r?r?表面传热系数与x无关。6 、漫射表面角系数具有哪些性质？有一正方体空腔内表面均具有完全漫射的性质，已知其互相正对的二个表面的辐射角系数为0.2，试问两个相邻表面的辐射角系数是多少？答案：漫射表面角系数有三个性质：(1)角系数的相对性(互换性)：a1x1，2?a2x2，1这一性质也可以通过两个黑体表面间的辐射换热而获得。(2)角系数的完整性：对于n个表面包围并形成一个封闭腔，那么根据角系数的定义，?xj?1n1,j?1表面1为凸表面或平面x1,1?0；表面1为凹表面x1,1?0（3）角系数的可加性（分解性）：设表面

18、2由2a和2b两部分组成，则x1,2?x1,2a?x1,2b【篇三：2011年华北电力大学824传热学考研专业课真题及答案】引起高度的重视，中公考研为大家整理了2011年华北电力大学824传热学考研专业课真题及答案，并且可以提供华北电力大学考研专业课辅导，希望更多考生能够在专业课上赢得高分，升入理想的院校。华北电力大学824传热学2011年硕士研究生入学考试试题及答案历年试题精讲及答题技巧华北电力大学2011年硕士研究生入学考试初试试题以下为考试内容1 、“相似”和“比拟”是传热学中常用的两种研究方法，试举例说明两种方法的异同。答案：相似原理指导下的实验研究仍然是解决复杂对流换热问题的可靠方法

19、。根据物理现象相似的定义和性质，可以得出物理现象相似必须满足3个条件：1）同类现象2）单值性条件相似3）同名已定特征数相等。两个常物性、不可压缩牛顿流体外掠等壁温平板的对流换热现象相似，努塞尔数nu、雷诺数re、普朗特数pr分别相等。相似原理回答了进行对流换热实验研究所必须解决的3个主要问题：如何安排试验；怎样整理实验数据；实验结果的适用性。比拟是指通过研究动量传递和热量传递的共性或类似特性，以建立起表面传热系数与阻力系数之间的关系的方法。应用比拟法，可通过比较容易用实验测定的阻力系数来获得相应的表面传热系数运算公式。2 、简述韦恩位移定律，并以此分析为何炼钢时钢锭的颜色由暗红色变成白色。如何

20、利用韦恩位移定律测量物体的温度。答案：韦恩位移定律?mt?2.8976?10m?k?2.9?10m?k，此式表达的波长?m与温度t成反比的规律。?mt为固定的值，当钢锭的温度越来越高时，?m就越来越低，此时钢锭的颜色有暗红色变成白色，当测量温度是，可以测量钢锭发出的光的波长利用韦恩位移定律求解出。?3?3中公考研，让考研变得简单！更多资料，请关注中公考研网3、试判断，以上逆流换热过程中两流体温度沿程变化的画法是否正确？为什么？(图中纵坐标代表温度，横坐标代表流程)答案：设换热器一侧流体的热容量为qmcp，在该侧流体的进口和出口处分别取微元面积da1，da2，并令da1?da2?da。由传热方程

21、式知：大温差与小温差侧流体间的换热量分别为：d?1?kda?tmax，d?2?kda?tmin，显然d?1?d?2由热平衡知：d?1?qmcpdt1，d?2?qmcpdt2，进而知dt1?dt2，因dt1、dt2分别为该侧流体进出口相同面积上得温度变化，故可知该流体大温差侧的温度变化率应大于小温差侧的温度变化率，即温度曲线上，大温差侧的温度变化率应大于小温差侧的温度变化率，即温度曲线上，大温差侧的斜率应大于小温差侧。由此分析知：(a)、(d)两图画法错误，(b)、(c)两图画法正确。其中，(b)图热流体热容量小于冷流体，而(c)图则相反。4、已知600a的电流通过一根直径为5mm的不锈钢电缆，

22、电缆的单位长度电阻率为06?10?4m，电缆外面包裹有一层导热系数为0.5w(m?c)的绝缘层，该电缆置于25的大气环境中，外表面与周围环境之间的表面传热系数为25w(m?c)。问绝缘层多厚时其内表面温度最低？并求此时内表面温度。答案：取长为1m的电缆作为研究对象，忽略电缆与绝缘层间的接触热阻，当绝缘层外径为临界热绝缘直径时，其内表面温度最低。20中公考研，让考研变得简单！更多资料，请关注中公考研网临界热绝缘直径dcr?此时，绝缘层厚度?2?2?0.5?0.04m?40mmh0251?dcr?di?1(40?5)?17.5mm22根据串联热阻叠加原则：?i2r?ti?tf?ln(dcr/di)

23、1?tf导得：ti?i2r?ln(dcrdi)1h0a0?2?l?2?lh0a0代入数据得到内表面温度为：1?ln(40/5)?ti?6002?6?10?4?25?236.8?3?2?3.14?0.525?3.14?40?10?5、长30cm的铜杆，两端分别固定地连接在平壁上，一端壁温保持200，另一端壁温保持90.空气横向掠过铜杆，表面传热系数维持17w(m?c)，杆的直径12mm，空气温度38，铜杆的导热系数?386w(m?c)。求铜杆散给空气的净热损失是多少？20答案：该问题为一维稳态、常物性、有内热源的导热问题。?d2t?0微分方程为2?dx取长为dx的微元体为研究对象，其截面积周长为

24、p截面积为ac?则内热源?hpdx?t?tfacdx?hp(t?tf)acd2thp(t?tf)代入式得：2?acdxd2?hp2?m，则式化为：2?m2?设t?tf?，?acdx?c2emx中公考研，让考研变得简单！更多资料，请关注中公考研网解得到其通解?c1e?mx?x?0,?1?t1?tf?200?38?162c边界条件?0?x?0.3,?2?t2?tf?90?38?52cm?hp?ac17?3.14?0.012?3.831386?3.14?0.01224将边界条件及m值代入得：c1?161.77，c2?0.23故?161.77e?3.83x?0.23e3.83xx铜杆散给空气得净热损失?h?pdx?18.56w?6、如图所示间距为h、温度分别为tw1和tw2的两块无限长平行平板，如果其充满粘性流体，下板静止，上板以速度u运动时，会引起流体的层流运动，已知流体的粘度为?，导热系数为?，忽略流体流动产生的粘性耗散热，试求其中流