浙大研究生传热学2003--2008试题答案

浙江大学2003年考研试题答案一、填空1.（1）表征了物体内部温度扯平的能力、传递温度变化的能力（2）单位s m /2（3）普朗特数Pr2.（4）自身辐射（5）反射辐射3.4.（7）管子直径 （8）5.（9）λ表示管道（10）流体6.（11）表示内部导热热阻λε与表面对流换热热阻n 1的比值 （12）表示壁面上无量纲温度梯度的大小7.（13）减小 （14）不变8.（15）液膜层导热 （16）9.（17）方向 （18）光谱吸收比 10.（19）传热单元数 （20）()''"'21maxt t t t --=ε二、简答题1.见课本第四版P3202.见课本第四版P61温度计套管与其四周环境之间发生着三种方式的热量传递。

①从套管顶端向根部的导热。

②从管道内流体向套管外表面的对流换热。

③从套管外表面向管道壁面的辐射换热。

稳态时，套管从管道内流体获得的热量正好等于套管向管道壁面的导热及辐射换热之和。

因次套管的壁面温度必低于管道内流体的温度。

()()mH ch mH ch t t t t H f f H 00θθ=⇒-=-式中：H t 为套管顶端壁面温度，f t 为管道内流体温度。

从温度计套管的一维导热物理过程来看，可以画出如图所示的热阻定性分析图 （图略）图中∞t 为管道外的环境温度，3R 代表管道外侧与环境间的换热热阻，1R 、2R 分别代表套管顶端与管道内流体的换热热阻及顶端与根部间的导热热阻。

显然：要减小测温误差，应使H t 尽量接近f t ，即应尽量减小1R 而增大2R 及3R 。

另一方面，由上式可看出，要减少H θ，应增加()mH ch ，即增加mH ，以减小0θ的值。

可以采用以下方法：① 选用导热系数较小的材料作套管（增大2R ）； ② 尽量增加套管的高度并减小壁厚（增大2R ）； ③ 强化套管与流体间的换热（减小1R ）； ④ 在管道外侧包以保温材料（增加3R ）。

3.不对，相变换热，两者相同。

4.辐射 对流浙江大学2004年考研试题答案一、填空题1.能量守恒定律，傅里叶定律，⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=∂∂x t x t Pc λτ 2.()K m W ⋅/1.0 65℃ 3.升高4.1,222,11X A X A =，1,11,13,12,11,1=∑=+⋯+++=i ni n X X X X X5.黑体 波长6.普朗特数，动量扩散能力与热量扩散能力的一种量度7.变大 变小8.临界热流密度max q9.()''"'21maxt t t t --=ε，换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比10. 11.1059.278s 二、简答题 1. 2.3.入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段的高，且沿着主流方向逐渐降低。

4.①保温瓶夹层抽真空；②测流体导热系数时，上部加热处于高温下部处于低温，使测量更加准确； ③双层保温玻璃。

浙江大学2005年考研试题答案一、填空1.（1）aυ=Pr （2）动量扩散厚度与热量扩散厚度之比的一种度量 2.（3）叉排 （4）顺排 3.（5）温压小 （6）传热强 4.（7）湍流 （8）特征长度 5.（9）光谱吸收比与波长无关6.（10）把表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数7.（11）光谱辐射强度在吸收性气体中传播时按指数规律衰减 8.（12）固体内部导热热阻与其界面上换热热阻 （13）固体的导热系数9.（14）实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量 （15）010.（16）二维、稳态、无内热源的边界层能量 （17）热扩散率 11.（18）B λλ>A12.（19）顺流 （20）025.010181110=-=-=R R R 14.（21）逆流15.（22）平均温差法 （23）效能——传热单元数法 二、简答题1.固体壁面附近流体温度急剧变化的薄层称为热边界层。

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，是强化对流换热的主要“突破口”。

流动边界层在壁面上的发展过程显示出，在边界层内也会出现层流和湍流两类流动状态，湍流边界层的主体核心虽处于湍流流动状态，但紧靠壁面处粘滞应力仍占主导地位，致使贴附于壁面的一极薄层内仍保持层流性质，这个极薄层称为湍流边界层的层流底层。

因此在边界层中，无论是层流还是湍流，其流动速度都由零变化到主流速度。

尤其是紧靠壁面边界层底部，几乎是静止的，完全是靠导热来换热，换热量小，故强化换热时应破坏边界层，使边界层变薄，减小换热热阻，增加换热量。

2. 3.气体：导热是气体分子不规则热运动时相互碰撞的结果。

气体的温度越高，其分子的运动动能越大，不同能量水平的分子相互碰撞的结果，使热量从高温处传到低温处。

导电固体：导电固体中有相当多的自由电子，它们在晶格之间像气体分子那样运动，自由电子的运动在导电固体的导热中起着主要作用。

非导电固体：非导电固体导热是通过晶格结构的振动，即原子分子在其平衡位置附近的振动来实现的。

液体：液体的导热认为介于气体和固体之间。

4.集总参数法：当固体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻时，固体内部的温度趋于一致，以致可以认为整个固体在同一瞬间均处于同一温度下，这时所要求解的温度仅是时间 的一元函数而与坐标无关，这种忽略物体内部导热热阻的简化分析方法称为集总参数法。

条件：物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，或表面换热系数极低。

计算时1.0B <i 。

5.高效隔热材料要求尽可能的增大热阻，采用多孔结构或多层隔热屏结构，其孔中和隔热屏之间充满气体。

由于气体在孔中和屏间是静止的，仅存在导热的传热方式且气体的导热系数小于固体，所以增加了隔热材料的热阻。

三、计算题 1. 解：（1）()248411/612.56962732901067.5m W T E b =+⨯⨯==-σ()248422/026.154932734501067.5m W T E b =+⨯⨯==-σ11,2=X211256.14.014.3m d A =⨯==π 222628.02.014.3m d A =⨯==π21221.22111122,1/128.2895628.05.05.011628.01256.18.08.01612.5696026.15493111m W A X A A E E b b =⨯-+⨯+⨯--=-++--=Φεεεε（2）浙江大学2006年考研试题答案一、填空题1.21 2.自然对流换热 3.p c 、、、ηλρ 4.()mHmH th f =η 5.W K /103- 6.珠状凝结 膜状凝结7.动量扩散能力与热量扩散能力 流动边界层和热量边界层 8.W K /100 9.气体辐射对波长有选择性，气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的10.不依靠泵或风机等外力推动，由流体自身温度场的不均匀所引起的流动11.临界热流密度max q 12.相对性 完整性 可加性13.当反射表面的不平整尺寸大于投入辐射的波长时，形成漫反射。

14.黑体辐射对应于最大光谱辐射力的波长m λ与温度T 之间存在着如下的关系：K m T m ⋅⨯=-3109.2λ 15.流体的导热系数，特征长度 二、简答题1.凝汽器中温度远远低于600℃，辐射传热量极少，可以忽略不计。

而在炉膛内烟气温度高于600℃，辐射能力很强，所以必须考虑辐射换热。

2.3.人体热量传递给水银过程中存在热阻，达到平衡状态即由非稳态到稳态导热需要一定的时间。

方法：采用热容小的玻璃并减小玻璃厚度。

4.在阴天，云层阻挡了物体向低温太空的热辐射并反射回地面，并且云层反射地面辐射，物体温度较高，不易结霜；而晴天没有云层，物体直接向太空辐射能量，且无反射的地面辐射，所以温度降低，容易结霜。

5.测量过程中热接点与流道存在辐射换热，致使测得温度偏低。

采用套管抽气式可减少热接点的辐射传热量，增大气流的对流传热表面传热系数，提高测量精度。

三、计算题 1.解： （1）()K m W h h K ⋅=++=221/8.101111λδ（2）未结垢时，每米管长()W t KA 84.293150450072.08.101=-⨯⨯=∆=Φ 设外壁温度t ，则 ：℃8.79111111111=Φ-=⇒-=∆=ΦA h t t Ah t t A h t f f 结垢后2．解：λυρυυcatl ga Gr v ==∆=Pr ,233549Pr 1.4710(10,10)m m g tl Gr υ∆==⨯∈则：()()38.101047.153.0Pr 53.025.0525.0=⨯⨯=⋅=m m Gr Nu又知λhlNu = ，()K m W l Nu h ⋅=⨯⨯==-22/39.12.01067.238.10λ ()W l t dl h t hA 19.2615452.014.339.1=-⨯⨯⨯⨯=∆=∆=Φπ 3.浙江大学2007年传热学试题答案一、填空 1. 122.固体的导热系数，特征长度，固体内部导热热阻与其界面上换热热阻3.11,21R A X =4.光谱吸收比与波长无关的物体称为灰体5.22t t a xτ∂∂=∂∂ 6.规定了边界上任何时刻的温度值； 规定了边界上任何时刻的热流密度值为零； 规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数h 及周围流体的温度f t 7. ，8.在导热现象中，单位时间内通过给定截面的热量正比例于垂直于该截面方向上的温度变化率和截面面积，而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。

物质导热本领的大小 9.11210.入口段效应 11.大12.361.247 1.0051014.1610Pr 0.7070.0251c a ννρλ-⨯⨯⨯⨯==== 13.自然对流、核态沸腾、过渡沸腾、稳定膜态沸腾14.2011110.025/810R m K W R R =-=-=⋅ 15.m m t t ϕ∆=∆逆 二、简答题1.换热器中应用肋片主要目的是强化换热和降低换热器壁温，当换热器一侧的热阻较大时，应对热阻较大一侧进行强化换热，而加装肋片是一种较为有效的方法。

当换热器热流体一侧的传热系数较大而热阻较大时，加装肋片强化换热后，可降低壁温。

换热器管内单相流时，加装肋片后，还可以减薄或破坏边界层，以增加流体的扰动，强化换热器传热。

2.3.散热量为最大值时的直径 002d h λ=称为临界热绝缘直径。

在圆管外加保温层，既可能使散热量减少，也可能使散热量增加。

这是因为保温层的加入一方面使导热热阻增加，另一方面可使对流热阻减少。

若外直径为 i d 的圆管外包以绝热层使直径为0d （0i d d >），圆管外表面温度为wi t ，绝缘层表面外侧流体温度和表面传热系数分别为0f t 和0h 。