东南大学传热学2007考研真题及答案详细解析
2000-2016东南大学传热学真题全集
表面以及热绝缘层的外表面温度相同，试问：两管每米的热损失相同吗？若不同，哪个 大？试证明之 4， 在进行管内强迫对流换热实验研究时，需测量哪些量，如何测，实验结果如何整理？ 5， 简述 Bi 和 Nu 的同异，并说明两者在传热学中的作用。 三，计算题 1 厚度为的大平板，通过电流时发热率为 3×104w/m3 ,板的一个表面绝热，另一个表面暴露 在 25℃，的空气中，若空气与平板间的换热系数为 3w/(m ·K)，试 （1）写出该问题的微分方程及定解条件 （2）求平板内温度分布表达式 （3）求平板的最高温度 2 直径为 0.13mm 的导线暴露在－30℃的空气流中，气流速度为 230m/S，导线长 125mm， 并用电加热试求导线表面温度为 170℃所需的电功率 3 一直径为 200mm 的圆盘电热器 1 的上方有一直径为 400 mm 的半球罩 2.它们被纺织在温度 为 27℃的大房间中，（房间气体试为透热气体），盘底部和侧面均绝热，已知 t1=727℃， t2=227℃，ε1=0.9，ε2=0.1, 试画出辐射网络图 并求加热器和半球罩之间的辐射换热量 计算加热器的功率 4 有一台逆流套管式换热器，用 100℃的热油将 25℃的水加热到 50℃，而热油被冷却到 65℃， 换热器的传热系数 340w/(m2 ·K)，如油的比热容为 1950J/(Kg ·K)，质量流量为 0.4kg/S， 水的比热容求换热器的换热面积，使用一段时间后，油使传热面产生一层污垢，使油的出口 温度只能降到 80℃，求污垢系数 Rr(m2●K/W)
热工基础B卷真题2007年
2007年硕士学位研究生入学统一考试试题热工基础B卷工程热力学一、简答题1．写出热力学第一定律对不同系统的表达式。
2．可逆过程的定义，建立可逆过程概念的好处和实际意义。
3．写出用压缩因子表示的实际气体状态方程式，说明压缩因子的物理意义。
4．卡诺定理的理论价值和实用价值。
5．用搅拌器搅拌绝热容器中的水：(a) 水温20℃；(b) 水温60℃。
在搅拌器耗功相同条件下，试问两种情况哪种的不可逆损失大?为什么?6．压气机高压比时为什么采用多级压缩中间冷却方式?二、某燃气轮机装置中燃烧室的温度为1800℃，来自压气机的压缩空气的温度为220℃。
根据燃气轮机叶片强度的要求，进入燃气轮机的气体温度不得超过850℃。
试确定来自燃烧室的燃气与来自压气机的压缩空气的混合比例。
(设燃烧室燃气的比热cp,1=1.170kJ/(kg·K) ，压缩空气的比热为cp,2=1.004kJ/(kg·K) 。
)三、冬季室外温度-15℃、室内温度18℃，耗电3kW的热泵能向室内提供的最大热量是多少?夏季热泵以空调方式工作，要求室内温度为22℃，允许的室外温度最高为多少?假定室内无热源，且室内外之间的热交换的热流量是常数。
四、下图为一烟气余热回收方案。
设烟气比热容cp =1.4kJ/(kg·K) ，cv=1kJ/(kg·K) 。
求：1．烟气流经换热器时传给热机工质的热量：2．热机放给大气的最小热量Q2；3．热机输出的最大功W。
传热学五、简答题1．冬季晴朗的夜晚，测得室外空气温度Ta高于0℃，有人却发现地面上结有一层薄冰，试解释原因(若不考虑水表面的蒸发)2．有人将一碗热稀饭置于一盆凉水中进行冷却。
为使稀饭凉得更快一些，你认为应该搅拌碗中稀饭还是盆中凉水?为什么?3．试从沸腾过程分析，为什么用电加热器加热时当加热功率q＞q时易发生壁max面被烧毁的现象，而采用蒸汽加热则不会?4．写出普朗特数Pr的表达式，并说明其物理意义。
传热学-稳态导热例题
专题二 稳态热传导
【解】
专题二 稳态热传导
【名校真题解析】29 （北京科技大学2012） 【计算题】考察一管长6m, 内、外径分别为7.4cm、
8.0cm，导热系数为14W/(m·℃)的压缩空气管道。管的外表 面由总功率为300W的电阻带均匀加热，外包绝热层，通过 绝热层的散热损失为15％。管内空气的平均温度为−10℃ ， 管道内表面的对流换热系数为30 W/(m2·℃)。试：
专题二 稳态热传导
温度场分布：
r=r2 处有最高温度：
t2
tf
q h
t2
150 ℃ 1.05105 3 500
q 2 (t1 t2 ) 2
t1
q 2 2
t2
186.30C
燃料层控制方程： 料层边界条件：
燃料层温度分布：
t
Φ
21
1
2
2
x2
t1
燃料层最高温度：
t0
t1
1 22
21
196.8℃
【计算题】一长为L的长圆柱内热源为 ，常物性，导 热系数为λ，左端面和侧面都绝热，右端与流体接触，温 度为tf，表面传热系数为 h，求
①写出微分方程和边界条件 ②温度分布 ③最大温度tmax
【解】 控制方程:
边界条件:
第一次积分:
第二次积分:
x L,
tL
Φ 2λ
L2
c2
tf
L ; h
c2 =t f
L h
Φ 2λ
L2
温度分布: 当x=0时，取得最大温度:
专题二 稳态热传导
【名校真题解析】 25（北京科技大学2011） 【计算题】考察一功率为800W的家用电熨斗
2007A卷答案
A卷答案1、锅炉成分分析的基准有收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基四种。
其换算关系为：由于燃料中水分和灰分的含量易受外界条件的影响而发生变化，水分或灰分的含量变化了，其他元素成分的含量也会随之而变化。
例如，水分含量增加时，其他成分的百分含量便相对地减小；反之，水分含量减少时，其他成分的百分含量便相对地增加。
所以不能仅用各成分的质量百分数来表示燃料的成分组成特性。
有时为了使用或研究工作的需要，在计算燃料的各成分百分含量时，可将某种成分(例如水分或灰分)不计算在内。
这样按不同的“成分组合”计算出来的各成分百分数就会有较大的差别。
这种根据燃料存在的条件或根据需要而规定的“成分组合”称为基准。
如果所用的基准不同，同一种煤的同一成分的百分含量结果便不一样。
2、由于燃料中水分和灰分的含量易受外界条件的影响而发生变化，水分或灰分的含量变化了，其他元素成分的含量也会随之而变化。
例如，水分含量增加时，其他成分的百分含量便相对地减小；反之，水分含量减少时，其他成分的百分含量便相对地增加。
所以不能仅用各成分的质量百分数来表示燃料的成分组成特性。
有时为了使用或研究工作的需要，在计算燃料的各成分百分含量时，可将某种成分(例如水分或灰分)不计算在内。
这样按不同的“成分组合”计算出来的各成分百分数就会有较大的差别。
这种根据燃料存在的条件或根据需要而规定的“成分组合”称为基准。
如果所用的基准不同，同一种煤的同一成分的百分含量结果便不一样。
3、链条炉中，习惯上将从炉排下送入的空气称为一次风，二次风是指从火床上方送入炉膛的一股强烈气流。
二次风的主要作用是扰乱炉内气流，使之自相混合，从而使气体不完全燃烧损失和炉膛内的过量空气系数都得以降低。
与炉拱相比，二次风的优点是布置灵活，调节方便，而且炉膛结构也不会因之复杂化。
但二次风要消耗一定能量。
一般情况下，二次风配合炉拱使用，以取得最佳效果。
除搅乱和混合烟气外，二次风若布置恰当，它还能起多种其它的良好作用，二次风的工质可以是空气，也可以是蒸汽，甚至是烟气。
东大传热学考试真题试卷与解析
东大传热学考试真题试卷与解析一、引言传热学是研究热量传递规律的科学，是能源、动力、化工、建筑等领域的重要基础学科。
作为大学课程中的一项重要考试，传热学考试的试卷解析对于学生理解和掌握传热学知识具有重要意义。
本文将对一份东大传热学考试真题试卷进行解析，帮助读者深入理解传热学知识。
二、试卷内容与结构本次试卷包括选择题、填空题、计算题和论述题四种题型，共100分。
其中，选择题30分，填空题20分，计算题30分，论述题20分。
试卷内容涵盖了传热学的基本原理、导热、对流、辐射换热等多个方面。
三、试题解析1、选择题选择题主要考察学生对基本概念和原理的掌握，如导热系数、表面传热系数等。
通过这些题目，可以检验学生对基础知识的掌握程度。
2、填空题填空题主要考察学生对专业术语和基本概念的掌握，如热传导系数、对流换热系数等。
这些题目有助于学生巩固基础知识，加深对概念的理解。
3、计算题计算题主要考察学生对传热学知识的应用能力，如平板导热的计算、流体流动换热的计算等。
这些题目需要学生灵活运用所学知识解决实际问题，提高了解题能力。
4、论述题论述题主要考察学生对传热学某一方面的理解深度和广度，如对流换热的强化技术、热辐射在太空环境中的应用等。
这些题目需要学生结合所学知识和实际应用进行深入思考和分析，有助于培养学生的创新思维和解决问题的能力。
四、解析方法与技巧1、掌握基础知识对于任何一门学科的考试，掌握基础知识都是至关重要的。
在传热学考试中，学生需要熟练掌握基本概念和原理，这是正确解题的关键。
2、注重解题思路在解决计算题和论述题时，学生需要注重解题思路。
首先明确题目所涉及的知识点，然后分析问题并提出解题方案，最后验证答案的正确性。
3、善于总结规律通过对试卷中各类题型的练习，学生可以总结出一些解题规律。
例如在选择题中，有些选项可以通过直接判断排除；在填空题中，有些题目可以通过联想和推理得到答案；在计算题中，有些题目可以通过数学模型进行简化计算等。
东南大学传热学考试真题试卷与解析
（)
4、初温为100℃的热水，流经内径为16mm、壁厚为1mm的管子，出口温度为80℃；与管外冷水的总换热量为350kW，试计算管内平均换热系数。（10分）
准则方程：水的物性简表：
解：
东大2007—2008学年第一学期期末考试
《传热学》试题（A卷）试题答案
一、填空（每空1分，共20分）
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。
二、选择题（每题2分，共10分）
1、对流传热过程仅发生在（ C ）中。
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 )。
A.1417.5W/m2，将增大 B.1417.5W/m2，将减小
解：(1)单位面积散热损失：
q= = =1444.4W/ m2（5分）
(2)以保温板替代红砖，由于炉墙热损失不得高于q0=1kW/m2
δ2≥λ2( )=0.11×( )=0.044m=44mm（5分）
2、对于如附图所示的几种几何结构，计算角系数 。（每题3分，共6分）
⑴ 半球内表面与1/4底面； ⑵ 球与无限大平面；
3、影响对流换热的一般因素有哪些？
答：影响对流换热的一般因素有：⑴流动的起因和流动状态（1分）；⑵流体的热物理性质（1分）；⑶流体的相变（1分）；⑷换热表面几何因素（1分）。
2007级《传热学》考试题(A卷,2010[1].1)参考答案
![2007级《传热学》考试题(A卷,2010[1].1)参考答案](https://img.taocdn.com/s3/m/061b9bd54afe04a1b071de94.png)
2009~2010学年 第 1 学期开课学院：考试日期： 2010.1考试方式：考试时间： 120 分钟一、填空题（每小题2分，本大题共20分）1．导热的第二类边界条件是指已知边界上任意时刻的热流密度值； 导热的第三类边界条件是指已知边界周围流体的温度和表面传热系数。
2．描述导热物体内部温度扯平能力的物性量叫热扩散率或导温系数；其定义式为a =λ/ρc p 。
3．流体刚流入恒壁温的管道作层流换热时，其局部对流换热系数沿管长减小，这是因为热边界层厚度沿管长增加。
4．影响对流传热的因素有流体流动的起因、流体有无相变、流体的流动状态、换热表面的几何因素和流体的物理性质。
5．蒸汽与温度低于饱和温度的壁面接触时，有膜状凝结和珠状凝结两种不同的凝结形式，产生不同凝结形式的原因是由于凝结液与固体壁面润湿性的不同。
6．气体辐射具有两个特点：（1）对波长有选择性；（2）在整个容积中进行。
7．普朗克定律揭示了黑体辐射能按波长分布的规律；兰贝特定律揭示了黑体辐射能按空间方向的分布规律。
8．临界热绝缘层直径的定义式为d cr =2λ/h ，其意义为d =d cr 时对流与导热热阻之和最小，散热量最大。
9．某燃煤电站锅炉过热器中，烟气向管壁换热的辐射换热系数为20W/(m 2.K)，对流换热系数为40W/(m 2.K)，其复合换热的热阻为0.01667 (m 2.K)/W 。
10．某换热器刚装时传热系数为10W/(m 2.K)，运行一年后因结垢传热系数降为8W/(m 2.K)，这时，污垢热阻为0.005 (m 2.K)/W 。
二、选择题（每小题1分，本大题共10分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将最合适的选项前的字母填在题后的括号内。
1．在锅炉的炉墙中：烟气→内壁→外壁→大气的传热顺序是：（ A ）A. 辐射换热，导 热，复合换热B. 导热，对流换热，辐射换热C. 对流换热，复合换热，导热D. 复合换热，对流换热，导热2．由表面1和表面2组成的封闭系统中，角系数X 1,2和X 2,1的关系为：（ C ）A. 等于B. 小于C. 可能大于、等于、小于D. 大于 3．下列参数中属于物性参数的是（ B ）。
东南大学传热学真题精解
东南大学1995年攻读硕士学位研究生入学考试试题1．直径100mm的蒸汽管道，绝热层外径250mm，若绝热层内外璧温度均不变而改用新的绝热材料（已知导热系数λ=1λ/2，单2位体积价格G=22G）。
问价格相同时，但位管厂的热损失变化1是多少？2．两个表面黑率的平行平板，其温度分别为T与2T。
板间辐射换1热，热在中间插入一块厚δ，导热系数λ，表面黑率ε的平板，问热流有什么变化？3．空气在方管内作强迫对流紊流时，若流量增加一倍，问对流换热系数变化多少？压力损失多少？（阻力系数与雷诺数无关）4．设计一个采用瞬态导热理论测试材料热物性（如导热系数a）的实验装置。
说明其工作原理与测试方法。
5．用裸露热电偶测量管中的气流温度，热电偶读数t=170c︒，已1知管壁温度t=90c︒，气流对热接点的对热换热系数2α=50c/，接点表面黑率ε=0.6，试确定气流的温度。
若考mw︒2虑热电偶导热的影响，则真实的温度应有何变化？6． 流量为的907kg/h 水，通过长4.6m 的钢管，水温16c ︒升高至49c ︒，钢管内壁温度66c ︒。
求钢管的内径。
水的物性：东南大学1996年传热学研究生入学考试一． 请设计一个存放液氮的金属容器，附上简图并加以说明（按传热学原理） 二． 导热微分方程)(222222zT yT xT T ∂∂+∂∂+∂∂=∂∂ατ的推导过程与条件三． 请说明并比较换热器计算中的平均温压与传热单元数法。
四． 长铜导线置于温度为∞t 的空气中，已知导线的电阻值为m/10*63.32Ω-，密度为3/9000mKg =ρ，比热CKg J C∙=/386，直径为2.2mm ，问当为8A 的电流通过及对流放热系数Cm W*/1002=α时，该导线的初始温升及其时间常数是多少？ 五． 流量为h Kg/10*11.03的水在直径为50mm 的管内作强迫对流换热，管内表面温度为50℃。
试问水由25℃加热到35℃需要多长的圆管?)*/174.4(C Kg KJ C=水的物性六． 由表面1与表面2两平行黑体表面组成的空腔，内有空气流过，进出口空气的平均温度为27℃，空气与热壁的对流换热系数为50W/C m *2,空腔是窄通道。
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x
y
i i tm tm ,n1 ,n
y
x
i i tm tm ,n1 ,n
y
x) xy
i 1 i i i i i 化简得 t m Fox (t m tm ) Foy (t m +t m )+[1-2(Fox Foy )]t m ,n 1,n 1,n ,n1 ,n1 ,n
2
t2
tm
A(a bt） dt
2
②
而 1KW 、 A 1m 、 0.4m ，故方程可简化为
0.2 (60a 1800b) (40a 800b) 0.2 (80a 3200b) (60a 1800b)
③ ④
解③④可得 a 0.01 、 b 0
从而 0.01W / ( m K )
2
（2） 2、定性温度 tm
1 1 (t f 1 t f 2 ) (40 60) 50℃ 2 2
2
查附录有： 2.83 10 W / (m K ) 、 v 17.95 10 m / s
6 2
R e
ud 1 0 . 0 4 2 2 2 8 ，查附录有 .41 C 0.683 ， n 0.466 6 v 1 7 . 95 1 0
35W / (m2 K ) ，求烟气实际温度。（和这样的题类似）
4、同往年卷子相同的计算污垢热阻，多了一个换热器流体温度变化图。
2
2007 年传热学专业课试题解析
一、 名词解释 1、速度边界层：固体表面附近流体速度急剧变化的薄层。 a 2、傅里叶系数： 2 ，非稳态过程的无量纲时间，表征过程进行的深度。 l 3、传热单元数： NTU
2 ，一般动力管道的外径大于临界绝缘直径，没必要考虑临界绝缘直 h0
径的问题；而工业输电线一般小于临界绝缘直径，减小外径传热量反而会减小，此时需 要考虑这一问题。
2、 cxy
i 1 i tm tm ,n ,n
(
i i tm tm 1,n ,n
x
y
i i tm tm 1,n ,n
(T14 Tw4 ) 5.67 108 0.6 [(230 273)4 (170 273)4 ] 230 254.79℃ h 35
4、见 2003 年的最后一题，换热器的温度变 为近壁流体的温度梯度，而第三类边界条件中 一般为导 x y
热固体边界处的温度梯度
同：都是有能量守恒定律所导出 3、①中间夹层抽成真空； ②适量增大玻璃厚度； ③用导热系数较小的玻璃材料； ④在保证中间夹层只存在导热的情况下增大间隙厚度
4、①不凝结气体
②过冷度 ③液面高度
3
④重力加速度 ⑤沸腾表面结构 ⑥管内沸腾 三、建模与理论分析 1、临界绝缘直径：对于圆柱换热问题，存在一个临界直径 d cr ,若圆柱外径 d 小 于 d cr 时， 散热量随着 d 的增大而增大； 若圆柱外径 d 大于 d cr 时，散热量随着 d 的增大而减小。其中外径在 d cr 处散热量达 到最大值，则临界直径 d cr 就是临界绝缘直径。 表达式为 d cr
三、模型与理论分析（共 18 分，每题 6 分） 1、何谓“临界绝热直径”？写出其表达式并简述在何种情况下考虑之。 2、单位发热量为 的非稳态导热物体，试列出其中心节点（m,n）的显式差分格式迭代
式方程，并指出收敛条件。
3、同心圆球两辐射面的辐射热阻。 四、 计算题（共 70 分，前两题 20 分，后两题 15 分） 1、一个平壁，400mm，一侧温度为 40℃，另一侧为 80℃，中间温度为 60℃，界 面积为 1m2,传热量为 1KW。问： （1）按 =a bt 列出其导热系数的线性方程；
1
（2）画出沿壁厚温度变化图。 2、流体的温度为 40℃，速度为1m / s，横掠直径为40mm、壁温为60℃的圆管 外部，试计算换热系数。（和这样的题类似） 3、热电偶测管道中烟气温度，热电偶直径为 3mm ，壁面温度为170℃，热电偶 表 面 温 度 为 230 ℃ ， 热 电 偶 表 面 可 以 认 为 灰 度 ε=0.6 表 面 换 热 系 数
四、计算题 1、 （1）如图建立坐标系，原点在左表面上 由已知有 t1 40℃、 tm 60℃、 t2 80℃
而 = A
dt ，即 dx Adt (a bt ) Adt ，对其两边积分有 dx
tm t1
2 0
dx A(a bt） dt
①
4
dx
th(mH ) ，表征肋片表面温度结晶肋根温度的程度。 mH
tw t 50 20 350 C ，查得此时空气的 Pr=0.7，由 Pr1 3 可知 t 2 2
t ，即图中速度边界层所代表的曲线在热边界层的下面。在平板起始阶段
边界层很薄，随着 x 的增大边界层逐渐增厚，但在某一距离 xc 前一直保持层 流边界层。自距前缘 xc 处起，层流流动逐渐朝着湍流过渡，最终过渡为旺盛 湍流。在层流阶段，局部换热系数随边界层厚度的增加而减小；到达前缘 xc 处，层流过渡到湍流时流动出现扰动和混合而是局部换热系数增大；而到旺 盛湍流后，流动趋于稳定，局部换热系数不变。 2、异：①换热微分方程中 h 是未知量，而第三类边界条件里一般为已知； ②换热微分方程中 是流体的导热系数，而第三类边界条件里一般为导热固体的； ③换热微分方程中
c
收敛条件是： 1-2(Fox Foy ) 0 ，即 Fox Foy 3、如图可知，热阻 R
2
1 2
1 1 1 2 1 A11 A1 X 1,2 A2 2
2
而 A1 r1 、 A2 r2 、 X 1,2 1 故R
r12 1 1 ( ) r12 1 r22 2
东南大学
二 00 七年攻读硕士学位研究生入学考试试题
一、名词解释（共 30 分，每小题 6 分） 1、速度边界层 2、傅里叶系数 3、换热器单元数 4、兰贝特定律 5、肋片效率 二、 简答题（共 32 分，每题 8 分） 1、当 20℃的空气与 50℃的墙壁接触时会产生自然对流换热。试画出热边界层、 速度边界层、局部换热系数随高度方向的变化曲线。 2、第三类边界条件与换热微分方程的异同。 3、双层玻璃窗减小传热的主要方法。 4、影响沸腾换热的主要因素。
1 4 0 .698
n 0.466 N u C Re P1 r4 0 . 6 83 222 8 . 41
22.68
h
Nu
d
2.83 102 22.68 16.05W / (m2 K ) 0.04
4 4
3、如右图，由热平衡有： h(t0 t ) (T Tw ) ，则 实际温度 t0 t1
kA ，它是换热器热设计中的一个无量纲参数，在一定意义 qmc min
上可以看成是换热器 kA 值大小的一种度量。
4、兰贝特定律：黑体辐射的定向辐射强度与方向无关。 5、肋效率 f ：肋片实际散热量与家乡肋片温度恒为肋根温度是理想散热量的比 值。 f 二、 简答题 1、定性温度 t m