西安交大2009年考研试题解析

西安交大2009年试题解析简述题3/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience1.采用热电偶测量温度随时间变化剧烈的气体温度时，在热电偶材料一定的条件下，热电偶节点的直径应该小一些还是大一些？为什么？cVchAAVd61它反映了物体对温度变化动态响应的快慢4/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience2.下图示出了常物性、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点的有限差分方程（离散方程）式。（不需整理）0422/2/00201yxttyxhttyxttxy5/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience3.有一集成电路板，板上有不同功率的发热元件。若此电路板竖直安装在野外大空间中（如图所示，g为重力加速度）。为了使大功率发热元件得到更好地冷却，请分析下列两种方案哪种更好，为什么？W115W18W8W8W8ggW115W18W8W8W8（a）（b）（b）方案有利于大功率发热元件的散热，因为流体受热向上流动，此时大功率发热元件附近边界层较薄，表面传热系数较大。1/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience4.下图是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？左图是凝结管，利于表面张力和尖峰拉薄液膜，可以强化凝结传热；右图是蒸发管，有很多多孔结构，提供了汽化核心，可以强化沸腾传热。7/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience5.如果管内湍流强制对流传热的实验关联式是在/d70的实验中得到的，试问在相同的换热条件下，/40d的情况能否应用上述关联式，为什么？不能直接用，应该考虑入口段边界层较薄、表面传热系数较大的特点，乘一个大于1的放大系数。8/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience6.有一台液-液换热器，甲、乙两种介质分别在管内、外作强制对流换热，实验得出的传热系数与两种流体流速的变化情况如下图所示，试分析该换热器的主要热阻在哪一侧。ku1u2介质乙的流速、进口温度不变介质甲的流速、进口温度不变介质甲流速介质乙流速koo改变介质甲的流速，可以强化介质甲侧的对流传热，但对总传热系数并没有影响，说明介质甲侧的热阻很小，可以忽略不计。而改变介质乙的流速，总传热系数明显增大，说明介质乙侧的热阻较大，是主要环节。9/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience7.下图为一种平板式太阳能集热器的局部示意。吸热板面向太阳的一面涂有吸热材料，背面设置了一组平行的管子，其内通水。试分析如何提高这种太阳能集热器的太阳辐射能利用效率，要求提出至少两种措施。吸热材料：尽可能多地吸收太阳能，尽可能少地向外辐射；吸热板：选择导热系数大的材料；水管：尽量与外界绝热并减小与吸热板间的接触热阻；玻璃盖板：抑制自然对流，透射太阳辐射。计算题11/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience1.（30分）在一用电系统中，用铜丝作为熔断丝以实现过电流保护。今有一直径为0.56mm的铜熔丝在温度为35℃的环境中工作，其额定电流为15A。铜丝与环境之间的总表面传热系数为34W/(m2·K)，铜丝物性参数为KkgkJ386.0c，KmW370，e（电阻率）m1057.18，3mkg9308，mt(熔点)℃0831。试确定：（1）额定电流下熔丝的温度；（2）熔丝的最小熔断电流；（3）电流由额定值突然增大到最小熔断电流的2倍时熔丝的熔断时间。（提示：单位长度铜丝电阻ee24Rd）。12/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience(0)计算Bi1.01057.237021056.03453hRBi6所以，熔丝横截面上温度均匀。13/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience(1)额定电流下，长度为l的熔丝的电流功率tthAdlIlRIn2e2e24℃8.2741056.06141.3341057.11543549328232e2ndhIthAtt614/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience(2)最小熔断电流为当熔丝处于熔点温度时的电流，这时焦耳热等于熔丝与环境间交换的热量，即2emin,m2emin,m2mmin,m4dlIlRItthd2189321em3min,m1057.1350831341056.0242tthdI63136.A15/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience(3)由于Bi远小于0.1，可采用集总参数法进行求解。导热微分方程式为dd40hcd(a)式中tthAttIhdt'164227123m2e,min.初始条件为04227100t.(b)6其解为02exphcd330m89300.386100.5610274.84227.1lnln223410834227.1cdh6.50s616/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience2.（34分）一球场可近似看成是圆形地板和半球形屋顶组成的封闭空间。地板直径m45d，温度℃271t，发射率75.01。半球形屋顶温度℃152t，发射率60.02。地板与空气间的表面传热系数K)(mW1721h，屋顶与空气间的表面传热系数K)(mW1122h。试确定：（1）球场内空气的温度ft；（2）维持地板为℃27的恒温，安装在地板下的加热器功率。（注：稳态过程；忽略加热器向地基中的散热）17/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScienceArArA122122,2（1）c1c2hAtthAtt11122ffh17225271122251522(.)(.)ttff397892023ttff,.℃14（2）地板加热功率：222442,1)5.22(26.06.011)5.22(1)5.22(75.075.0188.20.367.56602574.W16P122660257417225272023,.(.).c124905.kW418/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience3.(30分）某电台电波发射管循环冷却系统和已知参数如下图和表所示，发射管可简化为具有内热源（热功率已知）的中空圆柱体（图中涂黑部分），中空部分为的圆型去离子水冷却通道。去离子水经水泵、体积流量计和水箱后循环后进入顺流套管式换热器内管被普通自来水冷却。套管换热器中，去离子水进出口温度分别为t1、t2，自来水进出口温度t3、t4，环形空间内表面对流传热系数ho，内管直径d2，套管长度l2，体积流量计读数qv均已知。假设套管换热器外表面、发射管外表面及管路部分绝热良好，忽略水泵功率和套管换热器管壁厚度。试确定去离子水流经套管的进出口温度t1和t2。19/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience1t3t2t4t水泵流量计发射管水箱20/22传热学HeatTransferCenterofThermalFluidsScience