2018年武汉科技大学考研专业课843传热学（A卷）及答案.doc

1、姓名：报考专业：准考证号码：密封线内不要写题2018年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题科目名称：传热学（A卷B卷）科目代码：843考试时间：3小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、选择题(共 10 小题，每小题 3 分，共 30 分)1.在稳态导热中,决定物体内温度分布的是( )。A.导温系数 B.导热系数 C.传热系数 D.密度2.下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响?( )。 A.雷诺数 B.瑞利数 C.普朗特数 D.努谢尔特数3.（ ）是在

2、相同温度条件下辐射能力最强的物体。A.灰体 B.磨光玻璃 C.涂料 D.黑体4.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( )。A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加5.冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( )。A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小6.将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( )。A.减少导热 B.减小对流换热C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热7.已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300C和150C，冷流体进出口温度分别为50C和100C，则其对数平均温差约

3、为( )。A.100C B.124C C.150C D.225C8.有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4表示，已知角系数X1，2=0.4,X1，4=0.25，则X1，3为( )。A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.359.一金属块的表面黑度为0.4，温度为227C，它的辐射力是( )；若表面氧化后，黑度变为0.9，其辐射力将( )。A.1417.5W/m2，将增大 B.1417.5W/m2，将减小C.60.22W/m2，将增大 D.60.22W/m2，将减小10.流体分别在较长的粗管和细管内作强制湍流对流换热，如果流速等条件相同，则（ ）A粗管和细管的相

4、同 B.粗管内的大 C.细管内的大 D.无法比较二、辨析题(共 3 小题，每小题10分，共 30 分)1、如图1所示，两层平壁内为一维稳态导热，温度分布如图所示，导热系数，均为常数，试确定：1)，及的相对大小； 2) 和的相对大小。 图1 2、工程计算中常用到试算法（迭代法），试举3种情况来说明对管内强制对流换热的定量计算应采用试算法(迭代法)?如何判断迭代过程达到收敛?1323、如图2所示，两漫灰同心圆球壳1、2之间插入一同心辐射遮热球壳3，为降低球壳l和球壳2表面之间的辐射散热量，试分析：1）遮热球壳靠近外球壳还是靠近内球壳好?2）遮热球壳的黑度大还是小好? 图2 三、简答(共 4 小题，

5、每小题 8 分，共 32 分)1试比较准则数Nu和Bi的异同。2解释热边界层及其厚度的定义。3其它条件相同时，同一根管子横向冲刷与纵向冲刷相比，哪个的表面传热系数大，为什麽?4强化传热的原则是什麽？四、计算题( 共 4 小题，58 分)1一块精炼铁锭在1200时铸造成一个0.3m0.15m3.0m的长方体，将该铁锭置于空气温度T=50的室内冷却，平均对流换热系数h=55W/(m2K)，已知精炼铁锭的c=0.48kJ/(kgK)，=7753kg/m3，=34.5W/(mK)。 试问：能否采用集总参数法进行计算？试列出物体内部的温度随时间变化的微分方程式，并且求出铁锭中心（x=0.15m，y=0.

6、075m，z=1.5m）处的温度降到200时所需的时间。（共16分）2在一逆流式水-水换热器中，管内为热水，进口温度t 1=100,出口温度t 1=80；管外流过冷水，进口温度t 2=20，出口温度t 2=70。总换热量=350kW，共有53根内径为16mm、壁厚为1mm的管子，管壁导热系数=40W/(mK)，管外流体的表面传热系数h0=1500 W/(m2K)，管内流体为一个流程。假设管子内、外表面都是洁净的，试确定所需的管子长度。（15分）准则方程：水的物性简表：204.183998.259.910041.0067.02454.174990.164.15601.40.6083.93704.

7、187977.766.8406.10.4152.55804.195971.867.4355.10.3652.21904.208965.368.0314.90.3261.951004.220958.468.3282.50.2951.753如图3所示的二维、含有内热源、常物性的稳态导热问题，试导出内角顶节点O（m,n）的离散方程式。且x=y时，解出内角顶节点O（m,n）的温度分布tm,n。（12分） 图34、图4所示，一炉子的炉膛可以近似看成是高度等于直径的圆柱体壳，炉顶为热面1，底面为冷面2，具有均匀的表面热流密度q，四侧为黑表面3，表面的黑度和各角系数均为已知，试求： 1) 画出该换热系统的热

8、辐射网络图；2) 根据有效辐射的定义，写出J1、J2、J3的表达式；3) 写出表面2净得到热量的计算式。（15分）表面2表面3表面1图4 2018年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题参考答案科目名称：传热学（A卷B卷）科目代码：843考试时间：3小时 满分 150 分可使用的常用工具：无 计算器 直尺 圆规（请在使用工具前打）注意：所有答题内容必须写在答题纸上，写在试题或草稿纸上的一律无效；考完后试题随答题纸交回。一、选择题(共 10 小题，共 30 分)1.B 2.C 3.D 4.D 5.B 6.D 7.B 8.D 9.A 10.C 二、辨析题(共 3 小题，每小题 10 分，共 30 分

9、)1、 解法一1） q的相对大小，由 由右图可知 所以q2q1 又 而 所以 q3q2q12）的相对大小 通过界面x2上的热流密度为： 由图可知所以解法二1) 根据导热微分方程在平壁x1、x2内，温度曲线上凸，表明可得说明有内热源，又因温度沿x方向递减，由能量方程可得由此可得 q2q1在平壁（x2，x3）内，温度分布为直线，表明 即亦即无内热源，所以q2q32) 解法同解法一。2、答：1）流体的出口温度为未知；2）管子的直径为未知；3）流体的流速为未知；4）壁面的温度为未知；5）管长为未知；以上任三个组合均为正确答案，迭代过程收敛的条件为：热平衡偏差值小于5。3、 解：插入辐射遮热球壳后，该辐

10、射换热系统的辐射网络图如图所示。从图中可看出热阻在遮热球壳直径发生变化时保持不变，但 从式中可看出，遮热球壳靠近内球壳时面积减小，热阻增加，当黑度较小时，热阻增加，故遮热球壳靠近内壳及采用较小的黑度都可降低散热量。三、简答题(共 4 小题，每小题 8 分，共 32 分)1答：从形式上看，Nu数()与Bi数()完全相同，但二者物理意义却不同。（1）Nu数中的为流体的导热系数，而一般h未知，因而Nu数一般是待定准则。Nu数的物理意义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，他表示流体对流换热的强弱。（2）Bi数中的为导热物体的导热系数，且一般情况下h已知，Bi数一般是已定准则。Bi数的物理意义是导热物体内

11、部导热热阻()与外部对流热阻()的相对大小。2答：（1）引入热边界层的主要原因是因为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，因此，固体壁面附近流体速度急剧变化的薄层称为速度边界层，而温度急剧变化的薄层则称为温度边界层。（2） 温度边界层的厚度则为沿该方向达到主流过余温度99处的距离。即=993答：横向冲刷时表面传热系数大。（1）因为纵向冲刷时相当于外掠平板的流动，热边界层较厚。（2）横向冲刷时表面传热系数大。横向冲刷时热边界层薄且存在由于边界层分离而产生的漩涡，增加了流体的扰动，因而换热强。4答：从公式=kAtm上看比较有效的方法是增加的值，而采

12、取增大传热温差的方法往往受到设备本身的限制。因而：（1）强化传热时，对热阻比较大的一测流体换热下功夫，往往能收到显著的效果。即在传热温差不变时，改变传热过程中热阻大的那一环节的热阻，可以大大增加传热过程的传热量。（2）一般来说，如果要采取加肋片的方式强化传热过程的话，只有在hi , ho相差较大，而Ai , Ao相差不大时，在h较小的一侧加肋片才能收到显著的强化效果。当Ai hi = Ao ho但数值都很小时，两侧都要采取强化措施，如双侧强化管。四、计算题(共 4 小题，共 58 分)1、解：（1）（4分）带入数字求解：=6678s=1.86h2、解：(a) 计算管内平均换热系数： (b)计算传热系数： (c)计算传热平均温差： (d)计算传热面积及管子长度： 3、解：4、解：1）该换热系统的热辐射网络图为： Eb1Eb2J1J2J3= Eb32）据题意有 4题附图4题附图 3）表面2净得到的热量为： 或 第 10 页 共 10 页