华中科技大学812传热学2008年真题
本科生传热学试题-08年B-答案
2007~2008学年第一学期期末考试《传热学》试卷（A ）一、基本概念 (本题每小题5分，共50分)1．写出牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。
答：牛顿冷却公式的基本表达式： ()w f q h t t =-各物理量的定义为:q －对流换热的热流密度；h －对流换热系数；t w －固体的壁面温度；t f －流体温度。
2．什么叫温度场、 等温面、等温线？ 答：物体中温度随时间和空间的分布关系称为温度场；温度场中同一瞬间温度相同的点的连线构成等温线，温度相同的点连成的面叫等温面。
3．Bi 准则数, Fo 准则数的定义及物理意义是什么？ 答：/1/Bi h δλ=，其物理意义为物体的内部导热热阻与外部对流热阻的比值。
2a Fo lτ=，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。
4．显式差分方程的稳定性判据是什么？答：为保证显式差分方程离散后能够收敛，在时间步长和空间步长的选取上必须满足：对于内部节点21()2a Fo x τ∆∆=≤∆，对于边界节点必须满足12Fo Bi ∆∆≤+。
5．影响对流换热的主要因素有哪些？答：影响对流换热的主要因素有：流体流动的起因、流体有无相变、流体的流态、换热表面的几何因素和流体的物理性质。
6．对管内流和管外流, Re 准则数中的特性长度的取法是不一样的说明其物理原因。
答：雷诺准数是用来判定流体的流态和紊流度的重要参数，所以其特征长度的选取必须是对雷诺数的计算十分敏感，必须反映流通截面上的某些特性。
对于管内流动，流动速度和管内径限定了流动边界层的形成和发展，所以特征长度只能取内径。
而对管外流动，外部流速和外部尺寸限定了流动边界层的形成和发展，所以特征尺寸一般只能选取外部尺寸。
7．什么叫膜状凝结和珠状凝结？ 答：如果凝结液体能很好地润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结；当凝结液不能很好地润湿壁面，凝结液在壁面形成一个个小液珠，这种凝结形式称为珠状凝结。
2007~2008学年第一学期期末考试《传热学》
2007~2008学年第一学期期末考试《传热学》试卷（A ）一、名词解释（4’×5=20’）1、Heat Conduction ：2、Fin Efficiency ：3、Velocity Boundary Layer ：4、珠状凝结：5、黑体：二、填空题（4’×7=28’）1、房间内有一个充满咖啡的封闭容器，房间的空气和墙的温度固定不变，图1中给出了所有对咖啡冷却起作用的传热过程，分别说明以下传热过程(传热对象和传热方式)，如q1表示从咖啡到塑料内壳内表面的自然对流换热过程。
q2： q3： q5： q7：2、有一水冷器，空气侧表面传热系数h1=20W/(m2·K)，传热壁面厚δ=1mm ，导热系数λ=200W/(m ·K)，水侧表面传热系数h2=5000W/(m2·K)。
设传热壁可以看作平壁，则该传热过程中气到水的总传热系数为 ，为了强化这一传热过程应先从 环节着手?空气层q13、图2-a 中厚度为δ的单层平壁，两侧温度分别维持在t1及t2，t1>t2，平板材料导热系数呈线性变化，即λ=a+bt (其中a,b 为常数)。
假定无内热源。
图2-a 中画出该平壁内的温度分布曲线，由此可知b 0。
(>,=,<)图2-b 所示双层平壁中，导热系数λ1，λ2为定值，假定过程为稳态，试分析图中曲线1所对应的λ 1 λ2。
(>,=,<)4、无内热源常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为t=2y 2cosx ，它在x ＝O,y=1处的温度随时间的变化率可表示为 。
5、示出了常物性有均匀内热源Φ二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式 。
6、在一台缩小成为实物1/10的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃空气的加热过程。
实物中空气的平均流速为6.03m/s ，则模型中的流速应为 ？ 干空气物性参数如下表所示。
2007-2008学年第一学期传热学A答案
一、填空（每空1分，共20分）1、温度场中同一瞬间同温度各点连成的面称为 等温面 。
2、就引起流动的原因而论，对流换热可区分为 自然对流 与 强制对流 两大类。
3、辐射测量用探测仪所测到的灰表面的辐射能，实际上是 有效 辐射，定义为 灰体表面的本身辐射和反射辐射之和 。
4、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。
5、所谓同类物理现象，指那些用 相同形式 并具有 相同内容的微分方程式 所描写的现象。
6、强化传热的方法之一是提高K 值。
要提高K 值,则应改善对流换热表面传热系数 较小 的一侧的传热条件（对流换热表面传热系数小的还是大的）7、蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时有两种不同的凝结形式，分别为 膜状凝结 和 珠状凝结 ，工程设计的依据是膜状凝结 。
8、由多层等厚度平壁构成的传热壁面, 若某层所用材料的导热系数越大，则该壁面的热阻就越 小 ,其两侧的温度差越 小 。
9、傅立叶定律中的负号表示 热流方向与温度梯度方向相反 。
10、温度边界层越 厚 ，则对流换热系数越小，为了强化传热，应使温度边界层越 薄 越好。
11、内部流动与外部流动的区别主要在于 换热壁面上的流体边界层是否可以自由发展 。
12、影响核态沸腾的主要因素是 壁面过热度 和 汽化核心数 。
1、对流传热过程仅发生在（ C ）中。
A. 固体 B. 静止的流体 C. 流动的流体2、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X 1，2=0.4,X 1，4=0.25，则X 1，3为( D )。
A.0.5 B.0.65 C.0.15 D.0.35 3、温度对辐射换热的影响（ B ）对对流换热的影响。
A.等于； B.大于； C.小于 ； D.可能大于、小于4、雷诺准则反映了（ B ）的对比关系。
A.重力和惯性力；B.惯性力和粘性力；C.重力和粘性力 ；D.浮升力和粘性力 5、一金属块的表面黑度为0.4，温度为227℃，它的辐射力是( A )；若表面氧化后，黑度变为0.9，其辐射力将( A )。
2021年华中科技大学环境科学与工程学院812传热学考研冲刺狂背五
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――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――一、名词解释1．辐射力单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的包含所有波长的辐射能。
2．流动边界层和热边界层。
流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。
3．遮热板。
遮热板是指插入两个福射换热表面之间以消弱辐射换热的薄板。
二、计算题4．温度为50℃，压力为的空气，以45m/s 的流速平行掠过一块表面温度为90℃的平板上表面，平板下表面绝热。
平板沿流动方向长度为0.2m ，宽度为0.1m 。
试确定：（1）平板沿流动方向0.1m 处平板表面与空气间的局部表面传热系数；（2）整个平板表面与空气间的平均表面传热系数；（3）平板表面与空气间的对流换热量。
已知：当时流体外掠平板换热准则关联式为压力下空气的物性参数可看作常数，分别为整个平板上的流动均处于层流状态。
2007-2008期末考试试卷参考答案
2007-2008学年第一学期《传热传质学》期末考试试卷1. 概念题（35分，每题5分）① 写出Nu 、Bi 的准则数表达式，并解释Nu 、Bi 数的物理意义及其不同之处。
努赛尔数λhlNu =，物理意义为近壁面流体的无量纲温度梯度，表示对流换热的强弱。
毕渥数 λδh Bi = 或 λhlBi =，物理意义为导热物体内部导热热阻与外部对流换热热阻的相对大小。
Nu 数中λ为流体的导热系数，一般对流换热系数h 未知，Nu 为待定准则数； Bi 数中λ为导热固壁的导热系数，一般对流换热系数h 为已知量，Bi 为已定准则数。
② 强制对流和自然对流分别存在哪两种流动形态？判断强制对流和自然对流流动形态的准则数分别是什么？流动形态主要分为层流和湍流（紊流）；强制对流的流动形态判断准则数为雷诺数νul=Re ，自然对流的流动形态判断准则数为格拉晓夫数23ναtl g Gr ∆=。
③ 试说明在相变对流换热中，产生凝结换热和沸腾换热的必要条件。
产生凝结换热的必要条件：壁面温度小于蒸汽的饱和温度，s w t t <； 产生沸腾换热的必要条件：液体的饱和温度小于壁面温度，s w t t >。
④ 简述维恩位移定律，并由此分析为何炼钢时随着温度的升高，钢锭表面颜色由暗红逐渐变白？维恩位移定律：黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度成反比（或黑体的最大光谱辐射力对应的波长与温度的乘积等于常数）。
mK T m 3108976.2-⨯=λ实际物体的光谱辐射力随波长的分布规律与黑体基本一致。
根据维恩位移定律，炼钢时随着温度T 的增加，热辐射中最大光谱辐射力对应的可见光波长向短波移动，即钢锭表面的颜色由暗红逐渐变白。
⑤ 试分别指出下列基尔霍夫定律表达式的应用层次及其成立的条件。
)()(),,(),(T T T T αελαλε==),(),(T T λαλε=：描述的是半球空间光谱发射率与光谱吸收比的关联，成立条件为辐射表面具有漫射特性，即为漫射表面；)()(T T αε=：描述的是半球空间（全波段）发射率与吸收比的关联，成立条件为与黑体处于热平衡或辐射表面是具有漫射特性的灰体表面（漫灰表面）。
2008传热学试卷(2)答案
2008传热学试卷（2）标准答案一.填空题：（共20分）[评分标准：每个空格1分]1．热量由高温流体经固体壁面传给低温流体，这种过程称为传热过程。
2．表征物体导热能力的物理量是导热系数。
3．努谢尔特准则的表达式是λhlNu =。
式中各符号的意义是h 对流换热系数.L 特征尺寸.λ导热系数。
4．集总参数法使用的条件是Bi ≤0.1。
5．凝结换热有膜状凝结和珠状凝结两种方式,其中珠状凝结换热效果好。
6．影响核态沸腾的因素主要是壁面过热度和汽化核心数。
7．湿砖的导热系数比水的导热系数大。
8．饱和沸腾曲线有四个换热规律不同的区域,分别指自然对流. 核态沸腾.过渡沸腾和稳定膜态沸腾。
9．定向辐射强度与方向无关的规律，称为兰贝特定律。
10．换热器热计算的两种基本方法是平均温压法和传热单元数法。
二．问答及推导题：（共50分）1.名词解释：（10分）[评分标准：每小题2分]①光谱辐射力：单位时间内物体的单位表面积向半球空间所有方向发射出去的某一特定波长的能量。
②温度边界层：把贴壁处温度剧烈变化的薄层称为速度边界层。
③饱和沸腾：流体的主体温度达到了饱和温度，壁面温度大于饱和温度时发生的沸腾称为饱和沸腾。
④肋效率：基温度下的理想散热量假设整个肋表面处于肋肋壁的实际散热量=f η⑤ 付立叶数：2la Fo τ=非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。
2.在换热器的传热面上设置肋片的作用是什么，推出肋片的传热微分方程式。
（10分）答：在h 小的一侧加肋可提高传热系数。
——————（2分） 未加肋时 0111h h k i ++=λδ ————（2分）加肋后 βηλδ00111h h k i ++=βη0＞＞1——————（2分）0222=-θθm dx d 022=+λv q dx t d c C s v A hP dx A q θ-=Φ-= ——————（4分）3.试绘出下面条件下换热器冷热流体随换热面的温度变化曲线。
2008华科传热学真题
2008 传热学一、简答1）一无限大平板，左右两侧的温度固定为t 1和t 2（t 1 > t 2），已知平板材料的导热系数为λ=λ0（1+βt ）。
分别就β>0，β=0和β<0三种情况画出稳态时平板内的温度分布曲线。
2）写出肋效率ηf 的定义。
对于等截面直肋，肋效率受哪些因素影响？3）管内强迫对流换热考虑温度修正系数时，为什么液体用粘度（wf μμ）n来修正，而气体用温度（wfT T ）n 来修正？4）水蒸气在管外凝结换热时，一般将管束水平放置而不竖直放置，为什么？5）什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？6）两块平行平板（表面1、2）置于大厂房内（表面3）。
平板背面（表面4、5）也参与换热，试画出辐射换热网络图。
7）采用稳态平板法实验测量物体的平均导热系数时需要测量哪些量？由这些量如何计算材料的导热系数？8）用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些热量传递方式会引起测温误差？对此可采取哪些措施？二、分析1）半径为R 的长圆柱体，其内部有均匀内热源，强度为Φ（W/m 3 ）。
现将柱体置于温度为t ∞ 的流体中冷却，表面传热系数为h 。
试将稳定后柱体的壁面温度用已知条件表示。
2）有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷管束以冷却管内热水。
拟改造采用管外加肋片，并将钢管换为铜管，以增加冷却效果，试从传热学角度来评价这个方案是否可行。
3）对于流体外掠平板的稳定流动，边界层动量方程22yu y u v x u u ∂∂=∂∂+∂∂μρ）（。
试利用数量级分析的方法，从动量方程中引出边界层厚度的如下变化关系式：δ/x ≈Re1/2。
三、一厚10mm 的大平壁（假定满足集总参数分析法求解的条件），初温为300℃，密度为7800 kg/m 3 ，比热容为0.47kJ/（kg ·K ），导热系数为45 W/(m ·K)，一侧有恒定热流q=100 W/m 2 流入，另一侧与20℃的空气对流换热，表面传热系数为70 W/(m 2·K)。
2008年华中科技大学数学分析考研试题(1)
lim f ( x) = 1
。证明 f ( x) = e ， ∀x ∈ (0,+∞ ) 。
x
9 计算第一类曲面积分
x2 + y 2 + z 2 = a2 , y ≤ 0 。
∫∫ ( x + y + z ) dS
Σ
，其中 Σ 是左半球面
其边界 Σ 为封闭光滑曲面； 10 设 Ω 是空间区域且不包含原点，
ρ 用 n 表 示 Σ 的 单 位 外 法 向 量 ， r = ( x, y , z ) 和
ρ
ρ r = | r | = x 2 + y 2 + z 2 ，证明 ∫∫∫ Ω
ρ ρ dxdydz 1 = ∫∫ cos(n , r ) dS r 2 Σ 。
a
y
1 b (b − x) n +1 f ( x)dx n + 1∫a
cos nx 2 5 讨论函数项级数 n=1 + 1 的和函数 S ( x) 在 (0,2π ) 上的连续性与
∑n
∞
可导性。 （15）
xy , x2 + y2 ≠ 0 2 2 f ( x, y ) = x + y 0, x 2 + y 2 = 0 在原点 (0,0) 处的连续 6 讨论函数
性、偏导数的存在性与可微性。 （15） 7 设反常积分 ∫ 收敛。
x 8 设 f ( x) 在 (0,+∞ ) 上 满 足 函 数 方 程 f (2 x) = e f ( x) ， 且
+∞
1
f ( x)dx
绝对收敛且
x → +∞
lim f ( x ) = 0
， 证明 ∫
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2008 传热学
一、简答 1）一无限大平板，左右两侧的温度固定为t 1和t 2（t 1 > t 2），已知平板材料的导热系数为λ=λ0（1+βt ）。
分别就β>0，β=0和β<0三种情况画出稳态时平板内的温度分布曲线。
2）写出肋效率ηf 的定义。
对于等截面直肋，肋效率受哪些因素影响？
3）管内强迫对流换热考虑温度修正系数时，为什么液体用粘度（
w
f
μμ）n 来修正，而气体用温度
（w
f T T ）n 来修正？
4）水蒸气在管外凝结换热时，一般将管束水平放置而不竖直放置，为什么？
5）什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？
6）两块平行平板（表面1、2）置于大厂房内（表面3）。
平板背面（表面4、5）也参与换热，试画出辐射换热网络图。
7）采用稳态平板法实验测量物体的平均导热系数时需要测量哪些量？由这些量如何计算材料的导热系数？
8）用热电偶测量炉膛出口的烟气温度，有哪些热量传递方式会引起测温误差？对此可采取哪些措施？
二、分析
1）半径为R 的长圆柱体，其内部有均匀内热源，强度为Φ（W/m 3 ）。
现将柱体置于温度为t ∞ 的流体中冷却，表面传热系数为h 。
试将稳定后柱体的壁面温度用已知条件表示。
2）有一钢管换热器，热水在管内流动，空气在管间作多次折流，横向冲刷管束以冷却管内热水。
拟改造采用管外加肋片，并将钢管换为铜管，以增加冷却效果，试从传热学角度来评价这个方案是否可行。
3）对于流体外掠平板的稳定流动，边界层动量方程22y u
y u v x u u ∂∂=∂∂+∂∂μρ）（。
试利用数量级分析
的方法，从动量方程中引出边界层厚度的如下变化关系式：δ/x ≈Re 1/2 。
三、一厚10mm 的大平壁（假定满足集总参数分析法求解的条件），初温为300℃，密度为7800 kg/m 3 ，比热容为0.47kJ/（kg ·K ），导热系数为45 W/(m ·K)，一侧有恒定热流q=100 W/m 2 流入，另一侧与20℃的空气对流换热，表面传热系数为70 W/(m 2·K)。
1）列出平壁温度随时间变化的微分方程式并由此求解温度表达式； 2）求3min 后平壁的温度； 3）求到达稳态时平壁的温度。
四、两根水平放置的圆管，表面温度和长度分别相同，受空气自然对流冷却；其中一根管子的直径为另一根管子的10倍。
已知小管子自然对流换热的Gr ·Pr=104，试求两管表面传热系数的比值以及换热量的比值。
五、一直径为0.8m 的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m 的同心薄壁容器所包围。
两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05；两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K ，内表面温度为95K 。
已知液氧的蒸发潜热为2.13×105J/kg ，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。
（要求画出辐射换热网络图）。