考研传热学，各校历年真题(3)

一、（30分，每小题6分）简要回答下列问题 1、试分析气体辐射的特点。

2、名词解释：热导率λ、对流换热系数α、辐射常数ζ0以及材料的热辐射率ε。 3、解释下列名词：层流边界层、湍流边界层、湍流核心、粘性底层、主流区、雷诺类比。 4、为什么改变内部流动截面形状会改变换热效果？试用充分发展湍流的对流换热公式

.80.4Nuf=0.023Re0fPrf解释之。

5、扼要阐明下列相似准则的表达式和物理意义： Bi Fo Gr Nu Re Eu

二、（20分）试给出图1所示平板温度分布T（x）的解析表达式，设平板在x1和x2处分别有均匀的表面温度T1和T2，导热系数随温度线性变化：k=k0（1+bT）。

三、（20分）考察两个漫射的无限大的平行灰表面，其相隔距离很小，若两表面的黑度均为0.8，为了要使两表面之间的辐射热流减少至原来的1/10，问所放置在其之间的很薄、且导热热阻可以忽略的辐射热屏的黑度应是多少？ 四、（30分）一个套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管外壁温度保持在100℃，初温为25℃、质量流量为0.8kg/s的水从套管换热器的环形空间中流过，换热器外壳绝热良好。环形夹层内管外径为40mm，外管内径为60mm，试确定把水加热到55℃时所需的套管长度以及管子出口截面处的局部热流密度。不考虑温差修正，水的物性参数如下：导热系数（或称热导率）λ=0.635W/(m·℃)；动力粘度μ=653.3×10Pa·s；比热cp=4174J/(kg·℃)；普朗特数Pr=4.31。管槽内旺盛紊流流体与壁面间的对流换热的准数方程为Nu=0.023Re0.8?6Pr0.4。

五、（25分）两个直径D1为0.8m和D2为1.2m的同心球，中间有空气隔开，两球的表面温度分别为T1=400K和T2=300K。

a. 若两球是黑表面，问它们之间的净辐射能交换是多少？

b. 若两球是黑度ε1=0.5和ε2=0.05的漫射灰表面，它们之间的净辐射能交换是多少？ c. 若D2增加至20m，且ε1=0.5，ε2=0.05和D1=0.8m，问两表面之间的净辐射能交换是多少？若其他条件保持不变，将外表面作为黑表面（，问所导致的误差是多少？ ε2=1）六、（25分）对图2所示的圆截面直肋的一维稳态、无内热源、常物性导热问题，试分别列出节点m和端部节点M的离散方程式。已知圆截面的直径为d。 七、（25分）试解释换热器和蓄热室的工作原理，它们各自的优缺点有哪些？请列举强化换热器和蓄热室换热的措施各3项。 八、（25分）一具有漫射-灰表面且黑度为0.6的热电偶，用其测量流过一大管道内的气体温度，热电偶的指示温度Ts为180℃，管壁黑度为0.85且具有均匀温度Tw为450℃，若热电

偶和气流之间的对流换热系数h为125W/（m·K），略去热电偶的导热损失，求气流的真实温度。

2北京科技大学2005年硕士学位研究生入学考试试题

一、（40分，每题10分）回答下列问题：

1、分别写出Bi、Nu相似准则数的表达式，请说明其物理意义，并比较Bi、Nu的异同。 2、对于管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？ 3、有人认为：“重辐射面（绝热辐射面）既然没有净得失热量，它的存在也就对整个系统不起任何作用。”这一看法对不对？为什么？

4、炉气（烟气，燃烧产物）黑度的计算公式是什么？试解释此公式的物理含义。 二、（20分）一根6m长，2kW功率的电阻丝是由直径为0.2cm的不锈钢（k=15.1W/m·K）制成。电阻丝的工作环境温度为30℃，表面对流换热系数为140W/m·K。试求解电阻丝稳定工作时横截面上的温度分布表达式及表面温度值。 三、（20分）水以2kg/s的质量流量流过直径为40mm，长为4m的圆管，管壁温度保持在90℃，水的进口温度为30℃。求水的出口温度和管子对水的散热量。（水的物性参数为k=0.653 W/m·K，cp= 4.174kJ/kg·K，Pr=4.31，μ=653.3×10Pa·s ，水在管内对流换热经验公式为Nu=0.023Re0.8?62Pr0.4）

四、（20分）有一内腔为0.2m×0.2m×0.2m的正方形炉子，被置于室温为27℃的大房间中。炉底电加热，底面温度为427℃，ε=0.8，炉子顶部开口，内腔四周及炉子底面以下均敷设绝热材料。试确定在不计对流换热的情况下，为保持炉子恒定的底面温度所需供给的电功率。炉底对炉侧墙的角系数等于0.8。 五、（20分）一具有漫射―灰表面且黑度为0.6的热电偶，用其测量流过一大管道内的气体温度，热电偶的指示温度Ts为180℃，管壁黑度为0.85且具有均匀温度Tw为450℃，若热电偶和气流之间的对流换热系数h为125W/（m·K），略去热电偶的导热损失，求气流的真实温度。

六、（15分）试给出图1所示平板温度分布T（x）的解析表达式，设平板在x1和x2处分别有均匀的表面温度T1和T2，导热系数随温度线性变化：k=k0（1+bT）。

七、（15分）以逆流式换热器为例，试推导换热器设计公式Q=K△tF中平均温压△t的计算式：△t=

?2△t\?△t' △t''ln△t'八、（15分）试解释换热器和蓄热室的工作原理，它们各自的优缺点有哪些？请列举强化换热器和蓄热室换热的措施各3项。

九、（15分）已知平板跨流的局部对流发热系数hx是按x?1/2变化。其中x是指距平板前沿

（x=0）的距离。求自前沿到平板上某个位置x的平均对流放热系数hx与在x处的局部对流放热系数hx之比。

北京科技大学2006年硕士学位研究生入学考试试题

一、（30分，每小题5分）简要回答下列问题

1、假定不可压缩，牛顿型流体，常物性，无内热源，忽略摩擦产生的耗散热，试写出二维稳态对流换热微分方程组，并说明其中各项的物理意义。

2、对于第一类边界条件的稳态导热问题，其解析解与导热系数有没有关系？ 3、发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情形下可以按一维问题来处理？ 4、对管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？ 5、名词解释：有效辐射、表面辐射热阻、重辐射面、遮热板及灰体。

6、试述基尔霍夫对灰体的应用，简要说明该定律在辐射换热计算中的作用。

二、（20分）一块初温为t0的平板（单侧表面积为A，厚度为L），一侧表面突然受到恒定热流密度q0的加热，另一侧表面则受到温度为t?的气流冷却，表面传热系数为h。设内热阻可以不计，其它物性参数均已知。试列出物体温度随时间变化的微分方程式并求解之。 三、（25分）一蒸汽管道的保温层外包了油毛毡，表面发射率为0.93，温度为330K，外径为0.22m。该管道水平地穿过室温为22℃的房间，在房内长度为6m。空气的物性参数如下：导热系数（或称导热率）λ=0.0276W/（m·℃）;运动粘度ν=16.96×10Pr=0.699。横圆柱表面自然对流换热的准数方程为Nu=0.48(GrPr)0.25?6m2/s;普朗特数

。试计算蒸汽管道在

该房间内的总散热量。 四、（25分）利用一同心套管式换热器，将流量为225kg/h、比热为4188J/kg·K的水由35℃加热至95℃，并用流量为225kg/h、比热2095J/kg·K和温度210kg/h的油作为热流体。若总传热系数为550W/（m·K），且管外径为100mm。求（1）该换热器是逆流式还是顺流式；（2）换热器的长度。

五、（25分）两个直径D1为0.8m和D2为1.2m的同心球，中间有空气隔开，两球的表面温度分别为T1=400K和T2=300K。

a. 若两球是黑表面，问它们之间的净辐射能交换是多少？

b. 若两球是黑度ε1=0.5和ε2=0.05的漫射灰表面，它们之间的净辐射能交换是多少？ c. 若D2增加至20m，且ε1=0.5，ε2=0.05和D1=0.8m，问两表面之间的净辐射能交换是多

2少？若其他条件保持不变，将外表面作为黑表面（，问所导致的误差是多少？ ε2=1）六、（25分）用单层遮热罩抽气式热电偶测量一设备中的气流温度，如图所示。已知设备内壁为90℃，热接点和遮热罩表面黑度均为0.6，气体对热接点及遮热罩的换热系数分别为40W/（m·K）及25 W/（m·K）。当气流真实温度为tf=180℃时，热电偶的指示值是多少？ 七、（25分）建立如图所示壁面内拐角节点A的温度的离散方程式。壁面外表面与流体（温度为tf）对流换热，表面传热系数h壁面内有内热源，单位体积内内热源强度为Φ，壁面按二维稳态导热问题处理。 八、（25分）考察两个漫射的无限大的平行灰表面，其相隔距离很小，若两表面的黑度均为0.8，为了要使两表面之间的辐射热流减少至原来的1/10，问所放置在其之间的很薄、且导热热阻可以忽略的辐射遮热板的黑度应是多少？

22北京科技大学2007年硕士学位研究生入学考试试题

一、（30分，每小题5分）简要回答下列问题

1、请写出直角坐标系中，非稳态，有内热源，常导热系数的导热微分方程表达式，并说明表达式中各项的物理意义。

2、在用裸露热电偶测定气流的非稳定稳定场时，怎样可以改善热电偶的温度响应特性？ 3、采用集总参数法求解物体非稳态导热时，需满足什么条件?说明为什么要满足此条件。 4、解释现象：一条架空敷设的电缆使用时发现绝缘层超温，为降温特剥去一层绝缘材料，结果发现温度更高。

5解释名词：接触热阻，沸腾的临界热流密度，入口效应，黑体，温室效应。 6、为强化传热，可采取哪些具体措施？

二、（20分 ）半径为rs的圆球，其热导率（导热系数）为λ，单位体积发热量为Φ，浸在文档为tf的流体中，流体与球表面间的对流换热系数为h 。求稳态时圆球内的温度分布，并计算当ηs=0.1m, λ=4.5W/(m·K)，Φ=5000W/m，h=15 W/（m·K），tf=20℃时，球内的最高温度。 三、（25分）在一次对流换热试验中，10℃的水以1.6m/s的流速流入内径为28mm、外径为32mm、长 1.5m的管子。管子外面均匀地缠绕着电阻带作为加热器，其外还包有绝热层。设加热器总功率为42.05kW，通过绝热层的散热损失为2%,管材的导热系数为18 W/(m·K)。试确定：（1）管子出口处的水的平均温度；（2）管子外面的平均壁温。已知管内对流换热的准则数方程为：Nu=0.023Re0.832Pr0.4，在平均温度下，水的物性参数如下：ρ=999kg/m3，

?6c=4187J/kg·K，λ=0.5865 W/(m·K)，ν=1.156×10m2/s，Pr=8.27。

四、（25分）两漫灰平行平板间存在着辐射换热，并保持表面温度T1>T2,表面发射率分别为

为减少两板间的辐射热流，用一个两侧面发射率不同（分别为且ε1和ε2。ε3和ε4，ε3< ε4）的遮热板将两板隔开。问（1）为使两板之间的辐射换热有最大的减少，遮热板应如何放置?即应该将该板发射率小的（ε3）还是大的（ε4）一面朝向温度为T1的平板？（2）上述两种放置方式中，哪一种使遮热板温度更高？

五、（25分）长方体加热炉顶面（2m×2.5m）被加热，温度保持800℃，表面发射率为0.8，底面（2m×2.5m）温度为80℃，可以看作是黑体；四壁（4个2.5m×2.5m）近似是绝热的，发射率均为0.8。已知炉顶与炉底之间的角系数等于0.17。求：（1）画出针对此问题的辐射网络图；（2）四壁的温度；（3）加热炉顶面内埋设的电加热器的总功率（不考虑对环境的散热损失）。 六、（25分）利用一同心套管式换热器，将流量为225kg/h，比热为4188J/kg·K的水由35℃加热至95℃，并用流量为225kg/h，比热2095J/kg·K和温度210℃的油作为热流体。若总传热系数为550 W/（m·K），且管外径为100mm。求（1）该换热器是逆流式还是顺流式；（2）换热器的长度。

七、（25分）建立如图所示壁面内拐角节点A的离散方程式。壁面外表面与流体（温度为tf）对流换热，表面传热系数h，壁面内有内热源，单位体积内内热源强度为Φ，壁面按二维稳态导热问题处理。 八、（25分）分别画出如下两表面间的自然对流流动示意图： （1）两平板倾斜，热面在下，冷面在上；

（2）两倾斜平板，上下面等温Tg，置于大气温度Tw（Tg> Tw）中； （3）两热竖壁组成的封闭有限矩形空间（上下表面绝热）。

2北京科技大学2008年硕士学位研究生入学考试试题

一．（30分，每小题5分）简要回答下列问题：

1、名词解释：热导率λ、对流换热系数α、黑体辐射常数ζ0、发射率ε和总传热系数k。 2、分别写出毕渥述Bi、努塞尔数Nu、雷诺数Re、傅里叶数Fo和格拉晓夫Gr相似准则数的表达式，并请说明其物理意义。

2

3、常物性、无内热源的稳态导热方程▽f=0中不包含任何物性参数，这是否说明导热物体中的温度分布与导热物体的物性无关，为什么？

4、热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大？为什么？

5、何谓灰体？这种物体表面在现实中并不存在，那为什么可以用于实际物体表面间的辐射换热计算？

6、试用热阻概念说明辐射遮热板为什么能够“遮热”？板表面的发射率对遮热作用有什么影响？

二．（20分）有一体积为V，表面积为Ax的物体。假设物体内部导热热阻很小，可以忽略，

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