2008传热学试卷
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。
2008传热学1
350m2。
材料物性值如下:玻 璃纤
维, k:=0.038W/(m,K):木 板壁 km=0・ 12W/【 m.K);灰 膏层 kh=017w/(m.Κ ); 求:D 在不考虑接触热阻的情况下 ,求 1)上 述给定状况下的复合壁内、外壁面对流换热效应的总热阻 (3分 ); 2)求 透过墙壁的总热损失 (3分 ):
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科 目代码
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科 目名称 :
传热学 I
北京工业大学 20O8年 硕士研究生入 学考试试题
★所有答案 必须做 在答题 纸上 ,做 在试题 纸上无效 一 、 简答题 (每 题 10分 共 9O分 )
1.给 出一维、无 内热源 、常物性 的圆筒壁导热问题对第一类边 界条件 的表达式 ,并 给出温度分
布 、热流密度和热流量 的表达式 。 2,写 出导热系数 、热扩散率的定义式 ,说 明其物理意义 。
传热速率 q。 (本 题共 10分 ) 5,有 一不透明表面的半球单色反射率的分布 以及它受到的单色照度分别如 图 5(a)和 lb)所 示 。 试 :D画 出半球单色系数率的分布 (2分 ):2)求 表面的总照度 (2分 ):3)求 表面所吸收的辐射 求 流量 (2分 ):4)该 表面 的半球总吸收率是多少 (2分 )?
:
3)若 室外风速很大,h0=300W/(m2,K),试 求热损失增加的百分数 (3分 ): 4)决 定穿过复合壁热流量的控制热阻是什么 (3分 )?
(本 题共 12分
)
/4° 3.在 图 4所 示的垂直被加热的表面上 ,层 流 自然对流局部对流换热系数可以表示为 乜 〓α丬
02到08年传热学试题及答案(原始版)
华北电力大学2002年硕士研究生入学考试试题一．简答题（每小题6分，共36分）1．写出傅立叶导热定律的数学表达式，式中没有出现时间变量，为什么同样可以分析非稳态导热问题？2．在对实际传热问题的分析计算中，采用合理的假设可以使问题得到很大的简化，请举两个导热问题的例子给以说明。
3．写出基尔霍夫定律的不同数学表达式，并给出其适用的条件。
4．沸腾换热过程的临界热流密度是如何定义的？对电加热沸腾换热的设备，控制临界热流密度有何意义?5．分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？在热水温度一定的情况下，你能提出一些提高暖气片散热量的措施吗？6．影响自然对流换热的因素有哪些？二．[12分] 一个功率为Φ的电烙铁，其形状可近似看作一个半径很小的短圆柱，初始放在室内，然后瞬间通电加热。
（1）分析并列出加热过程中烙铁温度随时间变化的微分方程式（注明式中符号的名称）；（2）给出最终稳定后确定烙铁温度的关系式。
三．[15分] 在一对流换热的实验中，10℃的水以1.6s m /的速度流入内径为28mm 、外径为31mm 、长1.5m 的管子。
管子外表面均匀地绕着电阻带作为加热器，其外还包有保温层。
加热器的总功率为42.05kW ，通过保温层的散热损失为2%，试确定：（1） 管子出口处的平均水温；（2） 管子内表面的传热系数；（3） 管子外表面的平均壁温。
[水的物性参数如下：3/1000m kg =ρ，c p =4.187 kJ/(kg•℃)，λ=0.586 W/(m•℃)，ν=1.2×10-6m 2/s ，Pr=8.57；管材的导热系数为18 W/(m•℃)；管内对流换热的实验关联式：层流：Nu=3.66，紊流：Nu=0.027Re 0.8Pr 0.33，不需考虑入口效应]四．[12分] 直径为0.5m 的球内表面，被一水平面划分成相等的上、下两部分，上、下部分的结合处完全绝热。
上半球温度为450K ，发射率为0.8；下半球温度为350K ，发射率为0.6。
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。
《传热学》考研试卷题库2008
南京工业大学硕士研究生入学考试复试题库（2008）一、填空题1、膜状冷凝换热的主要热阻是 。
2、 的物体叫做黑体； 的物体叫做白体； 的物体叫做透明体。
3、强化传热通常是对整个传热过程中的 最小亦即 最大的传热环节进行强化，这样得到的效果最为显著。
4、工程上的冷凝器通常设计成将饱和蒸汽在水平或近于水平放置的传热管的管外被冷凝，这是因为 。
5、导热系数是衡量 的物性参数。
6、普朗特数Pr= ，是流体的物性参数，反映了流体的 能力与 能力的对比。
当流体沿与之温度不等的固体壁面流动时，它又反映了 厚度与 厚度的相对大小。
7、工程上的蒸汽发生器，一般都设计在 沸腾的范围，在这个范围内，由于 的剧烈扰动，使得沸腾换热系数和热流密度都明显大于单相流体介质的对流换热系数和热流密度。
8、在非稳态导热过程中，无因次准则数Bi 的物理意义是 。
若Bi →∞，说明 热阻可以忽略，即在导热过程的一开始，物体的表面温度接近于流体的温度；若Bi →0，说明 热阻可以忽略，即在导热过程的任意时刻，物体内部各处的温度均匀，物体的整体温度随时间的推移逐渐趋近于流体的温度。
9、 影响对流换热的因素有以下五个方面：（1） ；（2） ；（3） ；（4） ；（5） 。
10、 无量纲准则数λhLNu =表示流体层的 与相同温差条件下流体层的 之比。
11、 黑体是一种理想物体，其对外界来的投入辐射的吸收比α 1。
人工黑体模型，是指该模型对外来辐射吸收的总效果，但就其局部表面而言，α 1。
12、 实际物体的发射率是一种物性参数，取决于物体材料的 、 、及 ，与外界条件无关；而实际物体的吸收比取决于 和 。
二、选择题1、烟气在管内流动时将热量最终传递到管外环境空气的各传热环节中包含的传热方式有 （ ）A 、导热和对流；B 、对流和辐射；C 、导热和辐射；D 、导热、对流和辐射 2、具有发射和吸收辐射能的能力的气体有 （ ） A 、空气和氢气； B 、氮气和氧气 ； C 、水蒸气 ； D 、二氧化碳； F 、烟气 3、导热系数是表明物质导热能力的物性参数，通常由（ ）等因素决定。
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 )。
传热学试题含答案
传热学试题含答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、列管换热器停车时（）A、先停热流体，再停冷流体B、无所谓C、两种流体同时停止D、先停冷流体，再停热流体正确答案：A2、夹套式换热器的优点是（）。
A、传热量小B、传热面积大C、传热系数大D、构造筒单，价格低廉，不占器内有效容积正确答案：D3、稳定的多层平壁的导热中，某层的热阻愈大，则该层的温度差（）A、愈大B、愈小C、不变D、无法确定正确答案：A4、关于乙烯装置设置火炬系统的目的，下列说法不正确的是（）A、乙烯装置在非正常状态下，将系统内排放的大量气相燃类通过火炬系统烧掉B、防止环境污染C、乙烯装置在正常状态下，将系统内排放的液相燃类通过火炬系统烧掉D、保护装置的安全正确答案：C5、对于工业生产来说，提高传热膜系数最容易的方法是（）A、改变传热面积B、改变流体的流动状态C、改变工艺条件D、改变流体性质正确答案：B6、在管壳式换热器中安装折流挡板的目的，是为了加大壳程流体的（）, 使湍动程度加剧，以提高壳程对流传热系数A、黏度B、密度C、［Wj度D、速度正确答案：D7、分子筛吸附水的过程为（）A、吸热过程B、放热过程C、吸附刚开始吸热平衡后放热D、吸附刚开始放热平衡后吸热正确答案：B8、以下种类的泵具有自吸能力的是（）。
A、往复泵B、齿轮泵和漩涡泵C、漩涡泵D、昌心泵正确答案：A9、水在无相变时在圆形管内强制湍流，对流传热系数OLi为1000W/ （m2 • ℃）若将水的流量增加1倍，而其他条件不变，则Qi为（）A、不变B、1741C、2000D、500正确答案：B10、辐射和热传导、对流方式传递热量的根本区别是（）A、有无传递介质B、物体是否运动C、物体内分子是否运动D、全部正确正确答案：AIK真空泵发热或真空低的原因有可能是（）A、过滤尾气带水多B、注入软水量不足C、进气管道堵塞正确答案：B12、下列哪种单体适合进行阳离子型聚合反应（）A、聚氯乙烯B、聚丙烯C、聚丙烯月青D、聚乙烯正确答案：B13、对下述几组换热介质，通常在列管式换热器中K值从大到小正确的排列顺序应是（）冷流体热流体①水、气体②水、沸腾水蒸气冷凝③水、水④水、轻油A、②〉③〉④〉①B、③〉②〉①〉④C、③〉④〉②〉①D、②〉④〉③〉①正确答案：A14、用水蒸气在列管换热器中加热某盐溶液，水蒸气走壳程。
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）。
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2008传热学试卷一.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 Foτ= 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 dxd022=+λvq dxt d cC s v A hP dxA 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。
（10分） ①G 1C 1＞G 2C 2 ②G 1C 1=∞ 答：①——————（6分）②——————（4分）4.空气横掠单管时，沿管外的局部换热系数是如何变化的？如果对圆管通电， 你估计圆管哪一点的温度最高。
（10分） 答：——————（2分）大约在φ＝800时温度最高，因为此处Nu 最小，对流换热系数h 亦最小。
——————（8分）5.有一台“液—液换热器”，甲.乙两种介质分别在管内外作强制对流换热，实验测量的传热系数与两种流体流速的变化关系见附图所示。
试分析该换热器的热阻主要在哪一侧？(10分)答:在乙侧. ——————（5分）由串联叠加原理,改变最大热阻的效果最明显. ——————（5分） 三．计算题：（共80分）1．某热力管道采用两种不同材料组成保温层，两层厚度相等，第二层的算术平均直径两倍于第一层的算术平均直径，而第二层材料的导热系数则为第一层材料导热系数的一半。
如果把两层材料互相调换，其他情况都保持不变，问每米长管道热损失改变了多少？增加还是减少？ （15分） 解：按题意有21332212222d d d d d d d +=+=+因δδ222312+=+=d d d d 代入上式得δδδ53321===d d d 从而35,32312==d d d d ————3分（1） 调换前得状况：)lnln21(1ln 221ln21ln21ln 212312123112123212121d d d d d d d d d d d d R R R +=+=+=+=πλλππλπλπλ23121lnln21d d d d tR t q +∆=∆=πλ ————————6分(2)调换后得情况 )ln 21(ln1ln21ln 221ln21ln21231212311212311222'1''d d d d d d d d d d d d R RR +=+=+=+=πλπλλππλπλ23121''ln 21ln d d d d tRt q +∆=∆=πλ——————3分每米长管道热损失变化为：％7.211783.0135ln213ln 35ln3ln 211ln21lnln ln2123122312'-=-=-++=-++=-d d d d d d d d qq q ————3分 即导热系数小的在内时，热损失减少了21.7％2．一换热器中，用初温度t 2’=30℃的石油来冷却重油，使重油从t 1’=180℃冷却到t 1”=120℃。
重油及石油的流量各为m 1=104kg/h 及m 2=1.4×104kg/h 。
重油与石油比热各为c 1=2.18kJ/(kg.K),c 2=1.925kJ/(kg.K)。
求石油的终温t 2”以及顺流和逆流时换热器的换热面积A 。
已知传热系数k=116 W/(m 2.K)。
（20分） 解：(1)由热平衡关系：)()('2''222'''111t t c q t t c q m m -=-=Φ——————3分 计算出：W t 3633335.78''2＝℃，Φ=——————3分 (2)顺流时：℃44.845.7812030180ln)5.78120()30180(=-----=∆m t ————————4分21.37mt k A m=∆Φ=————————3分(3)逆流时：℃67.95301205.78180ln)30120()5.78180(=-----=∆m t ——————4分27.32mt k A m=∆Φ=————————3分3．两块面积为1×1m 2,间距为1m 的平行平板,它们之间的角系数X 12=X 21=0.2。
将其放置在一个温度为280K 的大厂房内。
平板背面不参与换热。
如果两表面的黑度和温度分别为ε1=0.3、ε2=0.8；T 1=840K 、T 2=550K 。
试计算每个板的净辐射散热量及厂房壁所得到的辐射热量。
（20分） 解：（1）X 13=1-X 12=1-0.2=0.8=X 23 ——————————————1分(2)R 1=2.33 R 2=0.25 R 12=5 R 13=1.25 R 23=1.25————2分(3)由斯蒂芬定律知：E b1=28229.3W/m 2 E b2=5188.4W/m 2 E b3=J 3=28229.3W/m 2 由基尔霍夫定律得出 J 1=9313 W/m 2 J 2=4579 W/m 2 ——————7分 （4）w R J E b 81191111=-=Φ w R J E b 24382222=-=Φw 10557213=Φ+Φ=Φ————————6分————4分4.试导出稳态导热下直角坐标中,绝热表面上节点(m,n)的有限差分方程,固体介质的导热系数λ可视为不随温度而变，介质内有均匀的热源，单位容积内热源生成热为q v [w/m 3]。
(10分)解:02122,,1,,1,1,=∆∆+∆-∆+∆-∆+∆-∆+--v n m n m n m n m nm n m yq x yt t x yt t x xt t yλλλ ——6分令y x ∆=∆21]42[2,,1,11,=∆+-+++--v n m n m n m n m q x t t t t λ ——————2分————————2分5.在一“气—气套管式换热器”中，中心基管的内外表面都设置了肋片，试按下表所列符号导出管内流体与环形夹层中流体之间的以中心基管外侧为基准的传热系数的表达式。
基管的导热系数λ为定值。
(15分)解：if r ii fi ri t r r F F F F F k 0000000ln 21)(1)(11πλαηαη++++=___________10分]ln 21)(1)(1[10000000if r ii fi ri t r r F F F F F k πλαηαη++++=______________5分。