同濟(jì)大學(xué)815傳熱學(xué)歷年考研真題及答案

1同濟(jì)大學(xué) 1993年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題1、 二根水平放置的圓管，他們的表面溫度相同，長度也一樣，粗管直徑為細(xì)管直徑的 10 倍。已知均被空氣自然電流冷卻，細(xì)管自然對(duì)流換熱的GrPr=104，試求此兩根管子表面對(duì)流換熱系數(shù)的比值及換熱量的比值。 （10 分）2、 在換熱器中一種流體由過熱蒸汽冷卻成過冷液體，另一種液體無相變，試分析在順流、逆流條件下二種流體溫度沿程變化。此時(shí)換熱器中的平均傳熱溫差應(yīng)如何計(jì)算？（10 分）3、 一面積為 20m2的平板集熱器，對(duì)太陽輻射的吸收率為 0.15，表面溫度為 60，大氣溫度為 18，天空的有效輻射溫度為-10，板表面的對(duì)流換熱系數(shù) h=3W/m2.k，太陽隊(duì)集熱器的投射輻射為 800W/m2。如將水從 15 加熱到 45，則 1 小時(shí)集熱器可供多少水量？（已知水的比熱c=4.174KJ/kg.）(10 分)4、 水銀溫度計(jì)的芯溫泡長 15mm，直徑為 5mm，其物性參數(shù)=8000kg/m 3，c=430J/kg.k，=10W/m.k。它的初始溫度為 25，將其突然插入溫度為 120的氣流中，溫泡表面的換熱系數(shù)為 95W/m2.k,試問當(dāng)測溫時(shí)的過余溫度為初始過余溫度的 1%和 0.1%，其溫度指示值是多少？達(dá)到該溫度所需的時(shí)間為多少？試對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行討論。 （20 分）同濟(jì)大學(xué) 1994 年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題一、 問答題（15 分）1、 對(duì)于二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程能否將表面對(duì)流換熱量轉(zhuǎn)換成內(nèi)熱源產(chǎn)生的熱量？22、 為了增強(qiáng)油冷卻器（有水作冷卻劑）傳熱效果，如果用提高冷卻水流速的方法，試分析其效果。3、 輻射表面特性中什么是漫表面、灰表面，它們之間又有何聯(lián)系？二、 計(jì)算題（35 分）1、 一外徑 d0=300mm 的蒸汽管道，蒸汽溫度為 400，管道外包了一層厚度為 65mm 的材料 A，測得其外表面的溫度為 40，但材料 A 的導(dǎo)熱系數(shù)無法查得。為了知道熱損失情況在材料 A 外又包了一層厚為 20mm 導(dǎo)熱系數(shù) B=0.2W/m.k 的材料 B，測得材料 B 的外表溫度為 30，內(nèi)表面溫度為180。試推導(dǎo)未包材料 B 的管道熱損失核材料 A 的導(dǎo)熱系數(shù) A。 （10 分）2、 一平板型太陽能集熱器的吸熱表面對(duì)太陽輻射的吸收率為 0.92，表面發(fā)射率為 0.15，集熱器的面積為 20 m2，表面溫度為 80，周圍空氣溫度為18，表面對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為 3 W/（m 2.k） 。當(dāng)集熱器表面的太陽總輻射照度為 800W/ m2，天空的溫度為 0時(shí)，試計(jì)算該集熱器所用到的太陽輻射熱和它的效率。 （10 分） 書書書 P2503、 一根通電流直徑為 0.2mm 的金屬絲，被 20的空氣流以 30m/s 的速度橫向垂直吹過，由金屬電阻推知此金屬絲的溫度為 24.5。氣流速度發(fā)生變化致使金屬絲的溫度變?yōu)?26.6，試求改變后的氣流速度。 （15 分）同濟(jì)大學(xué) 1995 年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題一、 概念題（每題 6 分）31、 試分析流體外掠單圓管時(shí)速度邊界層的發(fā)展情況以及局部對(duì)流換熱系數(shù)變化趨勢。2、 使用熱電偶測量流體瞬時(shí)溫度時(shí)，應(yīng)如何考慮所選用熱電偶的熱物性參數(shù)、感溫接點(diǎn)的幾何參數(shù)和換熱條件等？3、 導(dǎo)溫系數(shù) a 和導(dǎo)熱系數(shù) 對(duì)對(duì)流換熱系數(shù) h 的影響有何不同？4、 試討論下面三個(gè)準(zhǔn)則數(shù)的物理意義及應(yīng)用場合：（1） 普朗特準(zhǔn)則數(shù) Pr（2） 施密特準(zhǔn)則數(shù) Sc（3） 劉伊斯準(zhǔn)則數(shù) Le二、 計(jì)算題（每題 13 分）1、 為在一個(gè) 10mm 直徑的鋼球上，涂一層彩色的裝飾膜，需在 75 的爐子中烘烤，然后把它從爐子中拿出來，放在 t=23，u=10m/s 的空氣中進(jìn)行冷卻，試計(jì)算球溫冷卻到 35時(shí)，所需要的時(shí)間。已知：銅球的物性參數(shù)：=8933kg/m 3，=399 W/（m 2.k） ，c=387kJ/(kg.k)空氣的物性參數(shù)：t f=23時(shí),=2.6110 -2 W/（m 2.k）=15.3410 -6m2/s =18.2510 -6(N.s)/m2，Pr=0.702tw=55時(shí)，=19.8510 -6(N.s)/m2外掠圓球流動(dòng)換熱準(zhǔn)則關(guān)系式為:Nu=2+(0.4Re 0.5+0.006Re0.64)Pr0.4( f/ w)0.2542、 一車間內(nèi)，有一根外徑為 170mm，內(nèi)徑為 160mm 的蒸汽通道，管道的導(dǎo)熱系數(shù) 1=58 W/（m 2.k） ，在管道外壁覆蓋一層保溫材料，厚度為 30mm，導(dǎo)熱系數(shù) 2=0.058 W/（m 2.k） ，蒸汽管道的內(nèi)側(cè)的內(nèi)側(cè)表面溫度tw1=350，隔熱保溫層外表面的發(fā)射率 =0.9.已知車間內(nèi)空氣溫度tf=25，對(duì)流換熱系數(shù) hc=5.6 W/m2.k,周圍環(huán)境溫度 ts=27,試求每米蒸汽管道的熱損失。同濟(jì)大學(xué) 1996 年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題一、問答題（20 分）1、 短圓柱體在加熱爐中被加熱時(shí)，其最高溫度和最低溫度各在何處？可采用什么方法來確定這些地點(diǎn)的溫度。2、 試說明黑體、灰體和實(shí)際物體（固體）的輻射特性和吸收特性的異同。3、 試?yán)L出順流時(shí)，冷、熱流體沿?fù)Q熱面溫度變化的曲線：（a） m1c1m 2c2（b） m1c1m 2c2（c） m1c1為（d） m1c1為4、 試就管內(nèi)層流和恒壁溫工況，討論在熱充分發(fā)展階段內(nèi)，局部對(duì)流換熱系數(shù)沿管內(nèi)的變化情況，并分析原因。二、 計(jì)算題（30 分）1、 以水平蒸汽管外包有保溫材料，保溫材料的表面溫度 30，外直徑為200mm 遠(yuǎn)離蒸汽管的環(huán)境溫度為 10，保溫材料和周圍環(huán)境之間輻射換熱系5數(shù) n=4.54W/(m2.k)，試計(jì)算每 m 管長散失熱量為多少？已知：定性溫度 tn=20時(shí)的空氣物性參數(shù)：=2.8310 -2W/(m.k) =17.9510 -6m2/s Pr=0.698橫管自由對(duì)流換熱準(zhǔn)則方程：Nu=0.53(Gr.Pr) 1/42、160的油在薄壁套管式換熱器中冷卻到 60 ，25的水作冷凝劑。油和水的流量均為 2kg/s，內(nèi)管直徑為 0.5m. 套管換熱器的傳熱系數(shù)K=250W/m2.k；油的比熱容 c1=2.26kJ/kg.k,水的比熱容 c2=4.174 kJ/kg.k. 問到達(dá)油所要的求的冷卻溫度所需的長度是多少？此換熱器應(yīng)如何布置才是？同濟(jì)大學(xué) 1997 年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題 一、概念題（20 分）1、 一大平壁兩側(cè)表面溫度分別為 t1和 t2，且 t1t2。試問在下列的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱情況下，平壁內(nèi)的溫度分布曲線的形狀是怎樣的？平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)；平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度升高而增大；平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，但平壁內(nèi)有內(nèi)熱源。2、 管內(nèi)流動(dòng)到達(dá)充分發(fā)展階段的特征是什么？達(dá)到熱充分發(fā)展的特征是什么？3、 請(qǐng)說明遮熱板的遮熱原理。4、 傳熱單元數(shù) NTU 的定義式及其物理意義是什么？一、 計(jì)算題（30 分）1、 直徑為 3mm 的鋼珠，密度 =7701kg/m 3，比熱容 c=0.46kJ/(kg.K)，導(dǎo)6熱系數(shù) =73W/（m.k）,初始溫度 t0=500，突然放入.t=20的空氣中冷卻，鋼珠表面與空氣間的總換熱系數(shù) h=78W/(m2.k)。試計(jì)算鋼珠冷卻到100所需的時(shí)間。2、 有一均熱爐，爐膛長 4m。寬 2.5m、高 3m. 爐墻和爐底的內(nèi)表面溫度均為 1300，發(fā)射率 =0.8。求敞開爐蓋的輻射熱損失為多少？若爐口每邊縮小 0.2m，其他條件不變，問輻射熱損失有何變化?同濟(jì)大學(xué) 1998 年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題一、 概念題（20 分）1、在換熱器中，將肋裝在換熱系數(shù)小的一側(cè)和裝在換熱系數(shù)大的一側(cè)的目的是什么？2、試說明臨界熱流通量 qmax的確定對(duì)沸騰換熱設(shè)備的安全或經(jīng)濟(jì)性有什么重要意義？3、試分析沿著豎平板自由對(duì)流時(shí)，由底部到頂部各處局部換熱系數(shù)的變化，并分別分析平板溫度高于和低于周圍介質(zhì)溫度時(shí)的情況。4、用相同的玻璃材料制成若干個(gè)不同直徑的圓球，把它們加熱到同樣的溫度。此時(shí)，如圓球突然被溫度為 tf，對(duì)流換熱系數(shù)為 h 的流體冷卻，大直徑的圓球破裂了。試問：圓球的直徑必須滿足什么條件才能不破裂？二、計(jì)算題（30 分）1、一無限大平壁的厚度為 10cm，兩側(cè)壁溫為 100和 500，平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù) =0.099（1+0.002t）W/(m.k).試求在導(dǎo)熱系數(shù) = 均 和 =f(t)兩種情況下的平壁中心面溫度 t.72、由三塊邊寬都為 2m 的平板，組成一個(gè)截面為正三角形的長通道（即垂直于紙面方向的長度很大，以至于長通道兩端面的輻射作用可以不計(jì)） 。每板的參數(shù)如下： 板 1 t1=300, 1=0.6 板 2 t2=30 2=1 板 3 絕熱試求每單位長度板 1 的輻射散熱量 Q 和板 3 的溫度 t3，并畫出網(wǎng)絡(luò)圖。同濟(jì)大學(xué) 1999 年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)試題一、 概念題（20 分）1、 分析一個(gè)半無限大均質(zhì)物體的一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題。已知常物性，導(dǎo)溫系數(shù)為 a，無內(nèi)熱源，具有均勻的初始溫度 t0。邊界條件有以下三類：（1）0 時(shí)，x=0 處，溫度升為 tw，且恒定不變；（2）0 時(shí)，x=0 處，有一個(gè)恒定輻射熱源，熱源強(qiáng)度為 qw;（3）0 時(shí)，x=0 處，有一股溫度為 tf的熱流體流過,它的對(duì)流換熱系數(shù)為h試寫出這三類問題的數(shù)學(xué)表達(dá)式，并定性的畫出它們的溫度分布變化的趨勢。2、 已知在平板 x 位置處，熱邊界層內(nèi)的溫度分布 t(y)=a-by+cy2,式中：a,b,c 均為常數(shù)，試求局部對(duì)流換熱系數(shù) hx.3、 試述黑體、灰體和實(shí)際物體（固體）的輻射特性和吸收特性的異同。4、 對(duì)于通過平壁的傳熱過程，當(dāng)忽略壁的導(dǎo)熱熱阻時(shí)，如已知：（1）h1=2h2； (2)h1h 2 試寫出它們的壁面溫度與兩側(cè)流體溫度之間的關(guān)系式，并定性畫出溫度分布曲線。8二、 計(jì)算題（共 50 分）1、 設(shè)計(jì)一臺(tái) 1-2 型管殼式冷油器，殼程內(nèi)走 30#透平油，油的體積流量為M1=40m3/h( 1=880kg/m3, cp1=1.95kJ/kg.K)，從 t1=57冷卻到 t1=45。冷卻水在管殼內(nèi)走（c p2=4.174kJ/kg.k） ，進(jìn)入換熱器的溫度 t2=32，溫升不大于 4。油側(cè)和水側(cè)的對(duì)流化熱系數(shù) h1=400W/(m2.k), h2=5000 W/(m2.k)。管壁的導(dǎo)熱熱阻可忽略不計(jì)，水垢的熱阻 Qw=0.0002m2.K/w，油垢的熱阻Ro=0.0002m2.K/w，換熱器-的平均溫差修正系數(shù) t =0.97.試求所需的面積F 和冷卻水量 G2.2、 A 和 B 兩種材料組成一個(gè)復(fù)合平壁（如圖所示） 。材料 A 會(huì)發(fā)熱，qv=1.5106W/m3, A=75W/m.k, A=50mm；材料 B 不發(fā)熱， B=150W/m.k, B=20mm。材料 A 的外側(cè)為絕熱面，材料 B 的外側(cè)由水進(jìn)行冷卻，t f=30, h=1000W/(m2.K).試求穩(wěn)態(tài)情況下，復(fù)合平壁內(nèi)的溫度分布 t2、絕熱表面的溫度分布 t1與冷卻表面的溫度 t3。同濟(jì)大學(xué) 2000 年碩士研究生入學(xué)考試傳熱學(xué)考試試題 A一、 概念題（每題 5 分，共 40 分）1、 一個(gè)常物性、無內(nèi)熱源、厚度為 L 的平壁，初始溫度為 t1，突然在 x=L處的表面，受到溫度為 tf的流體加熱，對(duì)流換熱系數(shù)為 h，而在邊界 x=0 處則完全被絕熱。 （1）試在 t-x 坐標(biāo)圖上，定性畫出下述情況下的溫度分布：初始狀況（0,b(mc)2, （mc） 1(mc)2 和（mc） 1=(mc)2三種情況，試畫出順流和逆流時(shí)，冷、熱流體沿流動(dòng)方向變化曲線（注意曲線的凹向與（mc）的相對(duì)大小關(guān)系） 。8、試分析在傳熱壁面上加肋，可達(dá)到哪些換熱要求？二、計(jì)算題（每題 15 分，共 60 分）101、為了測量大氣壓下水沸騰時(shí)的換熱系數(shù)，將一根長為 150mm、直徑為 12mm的不銹鋼棒放入水中通電加熱，該不銹鋼棒的電阻率為 8210-8（,m）,導(dǎo)熱系數(shù)為 15W/(mK),當(dāng)不銹鋼棒通過 775A 電流時(shí)，用熱電偶測得棒體中心溫度為 136.2，如果不計(jì)棒端頭的熱損失，試求水沸騰時(shí)的換熱系數(shù).（提示：半徑為 r0的無限長圓柱體的溫度分布為 t=tw+qw/4.(r 02-r2)2、水以 2.5m/s 的速度，在內(nèi)徑為 20mm、長度為 3m 的管內(nèi)流動(dòng)，進(jìn)口處水溫為 20，管壁溫度保持在 40，試確定出口處的水溫。水在定性溫度 t=25時(shí)的物性參數(shù)：=0.609W/（m.k） c p=4.178kJ/(kg.k) =997kg/m 3=0.90610 -6m2/s f=90310-6kg/(m.s) Prf=6.22 w=653.310-6kg/(m.s) Prw=4.31管內(nèi)受迫對(duì)流準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式：Re=1041.210 6 Nu=0.023Ref0.8Prf0.4Re2200 Nu=1.86R