华电保定专业课2002-2010年考研真题及答案-传热学

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？（华电，02）

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（华电，02）。

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（华电，02）。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？（华电，02）

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？（华电，02）

6•影响自然对流换热的因素有哪些？（华电，02）

二、（华电，02）［12分］一个功率为「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、（华电，02）［15分］在一对流换热的实验中，10C的水以1.6m/s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：，=1000kg/m ， cp =4.187kJ/ kg「C ，

'=0.586W/ m C ，vh.2 10 m /s，Pr=8.57 ;管材的导热系数为 18W/ m C ;管内对流换热的实验关联式：层流：Nu=3.66，紊流：

Nu =0.027Re0.8Pr0.33，不需考虑入口效应］

四、（华电，02）［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。球面为漫射灰体。试确定上、下两球表

面的辐射换热量？

五、（华电，02）［15分］考察一同心套管式换热器，该换热器的特点是具有均匀

的总传热系数，并在下列条件下工作：

热流体出口温度,

换热器的效能是多少，

对于最小的尺寸和重量要求，换热器应以顺流式还是逆流式工作？对于这两种流动条件所需的面积比是多少？

六、(华电，02) [10分]一锅炉省煤器的管子尺寸为外径32mm、壁厚4mm, 管材的导

热系数为52W/ m「C，若烟气侧的总换热系数(包括对流和辐射) 为8W/m2C，管内水侧换热系数为5012W/m2C。试求：

(1)计算省煤器的传热系数K (传热面积以管外表面为基准)，

(2)分析管壁热阻及两侧换热热阻对传热系数K的影响，

(3)长时间运行后传热过程会发生什么变化？

华北电力大学2003年硕士研究生入学考试试题

一、选择和填空（每小题5分，共50分）

1.（华电，03）为了强化换热器的换热效果，应主要降低表面传热系数小一（大; 小）

的一侧的热阻。

2 •（华电，03）国家标准规定，凡平均温度不高于350C时导热系数不大于

0.12W/ m K的材料称为保温材料。2

3.（华电，03）若炉膛内的火焰温度在1400C，则炉膛火焰中最大光谱辐射能量所

对应的波长约为1.73」m。8

4.（华电，03）在圆筒壁稳态导热问题中,当内壁温度小于外壁温度时，其壁内

温度分布应为下图中的 a a; b;c。2

5.（华电，03）研究对流换热的一种方法是比拟法，它是指通过研究热量传递

和动量传递之间的共性,以建立表面传热系数与阻力系数相互关系的方法。

5

6.（华电，03）蒸气与低于饱和温度的壁面接触时有两种不同的凝结方式，它们分

别是珠状凝结和膜状凝结。7

7.（华电，03）—长圆管被置于方形通道的正中间，如本题附图所示，则角系数

,nd

X12为—。9

4a

a

8.（华电，03）在常温下下列工质的Pr数最小的是£（ a.水；b.空气；c.

水银；d .11号润滑油）。

9 .（华电，03 ）一无内热源的无限大平板中的温度分布可以表示成 t nq x2 C2X C3

的形式，其中C|、C2和C3为已知的常数，导热系数为，。此时刻在X = 0的表面处的热流密度为- C2。2

10.（华电，03）自然对流换热的格拉晓夫数 G r表示b（ a.惯性力与粘性力；

b.浮升力与粘性力；

c.浮升力与惯性力）之比的一种度量。6

二、问答题（每小题10分，共60分）

1. （华电，03）

—个常物性、无内热源的二维非稳态导热问题，在直角坐标系中

利用数值方法进行求解，试列出内部节点的显示格式差分方程 cxsiy o

q t? — tl ■ q t3 — tl

■ q t4 — tl n t^ — t^ dt

y . x

. y .x=：c.：x.：y ■ x • :y x . ：y d .

2. （华电，03）利用遮热板可以减少两个辐射表面之间的辐射量。若保持两侧平

板温度不变，所放遮热板的位置对减弱辐射换热量的效果有无影响？若遮热

板两侧的发射率（黑度）不同，正向与反向放置对减弱辐射换热量又有无区

别？遮热板的温度有无区别？ 9

答：设如图所示，

tl 1_I

1-^ [ 1 一引

1 Eu __ _____ ______ Eia r-S_S_S_S ―S_S —r

加遮热板后； 丄】-已 ] IT i 七 ___ ! __ 丄

€lA i A iX\i E J A ©A M A I X U 別盘*

t s ,又因为大小容器介质均为水，则小容器沸腾 传热的驱动力 过=0 , q =h .i t

=0，贝U 小容器中的水不能沸腾。

4. （华电，03）试说明Bi 数的物理意义，Bi > 0和 引》：：各代表什么样的换

热条件？有

认为Bi > 0代表绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？ 3

答：（1） Bi 』，

&

其中，h 为表面传热系数，，为物体导热系数，I 为物

体的特征长度。

Bi 数表示物体导热传热热阻与表面换热热阻的比值，即：

3

£ —4 L — .T'| . 2 — ,A 1

| 1 1 1 j

E H 无遮热板前：

a Ew I - t

2