东南大学传热学真题精解

东南大学1995年攻读硕士学位研究生入学考试试题1．直径100mm的蒸汽管道，绝热层外径250mm，若绝热层内外璧温度均不变而改用新的绝热材料（已知导热系数2=1/2，单位体积价格1G=22G）。问价格相同时，但位管厂的热损失变化是多少？2．两个表面黑率的平行平板，其温度分别为1T与2T。板间辐射换热，热在中间插入一块厚，导热系数，表面黑率的平板，问热流有什么变化？3．空气在方管内作强迫对流紊流时，若流量增加一倍，问对流换热系数变化多少？压力损失多少？（阻力系数与雷诺数无关）4．设计一个采用瞬态导热理论测试材料热物性（如导热系数a）的实验装置。说明其工作原理与测试方法。5．用裸露热电偶测量管中的气流温度，热电偶读数1t=170c，已知管壁温度2t=90c，气流对热接点的对热换热系数=50cmw2/，接点表面黑率=0.6，试确定气流的温度。若考虑热电偶导热的影响，则真实的温度应有何变化？6．流量为的907kg/h水，通过长4.6m的钢管，水温16c升高至49c，钢管内壁温度66c。求钢管的内径。水的物性：东南大学1996年传热学研究生入学考试一．请设计一个存放液氮的金属容器，附上简图并加以说明（按传热学原理）二．导热微分方程)(222222zTyTxTT的推导过程与条件三．请说明并比较换热器计算中的平均温压与传热单元数法。四．长铜导线置于温度为t的空气中，已知导线的电阻值为m/10*63.32，密度为3/9000mKg，比热CKgJC/386，直径为2.2mm，问当为8A的电流通过及对流放热系数CmW*/1002时，该导线的初始温升及其时间常数是多少？五．流量为hKg/10*11.03的水在直径为50mm的管内作强迫对流换温度210cmw/610sm/2rp2059.91.0067.023061.80.8055.424063.50.6594.31热，管内表面温度为50℃。试问水由25℃加热到35℃需要多长的圆管?)*/174.4(CKgKJC水的物性Ct/CmW/10*2sm/10*26rP2059.91.0067.023061.80.8055.424063.50.6594.31六．由表面1与表面2两平行黑体表面组成的空腔，内有空气流过，进出口空气的平均温度为27℃，空气与热壁的对流换热系数为50W/Cm*2,空腔是窄通道。表面1外侧绝热，表面2的温度为127C，平均厚度m1.0，CmW/5.17。其外侧被高温流体加热，问表面3的稳态温度是多少？1TCT1272?3T123东南大学1997年传热学研究生入学考试一．简答题1.无限大平板在稳态导热时，有以下不同的温度分布曲线。已知平壁的导热系数为常数，试列出满足图示曲线的其他条件：2.空气横掠圆管时，对流换热的实验关联式为：nefufCRN，当流速为零时，对流换热量是否为零？为什么？3．两块大平板中间放置第三块平板，可起到减少辐射传热的作用，故称第三块板为遮热板。1211ft22ft(1)(2)(3)91问：（1）遮热板位置移动，不在正中间，遮热板的效果是否受影响？（2）如果遮阳板两表面的黑度不同，板的朝向会不会影响遮热效果？（3）若遮热板是有一定厚度的非金属板，与金属遮热板比较，其遮热效果可能有怎样的变化？、4..有一冷油器，用冷却水冷却变压器油，实验测得其传热系数K有如图所示的特性，问：（1）该换热器的主要热阻在哪一侧？（2）如果两种流体流速相差不多，你认为流体甲是水还是油？为什么？二．有一根半径为r的发热长细圆杆，单位体积发热量Q，导热系数为。细杆的侧面和右端面温度为ft的流体对流换热，对流换热系数为h。左端面的热流密度q已知。试列出杆内温度变化K流体乙的流速进口温度不变流体甲的流速进口温度不变流体甲的流速流体乙的流速K微分方程式既单值性条件（不必求解）。三．进口温度为95C的热水0.2m/s的速度在外径为46mm内径为40mm长度为100m的直管内流过。管壁的导热系数为smW/301管外包导热系数为smW/1.02的保温材料，若要求热水输送管出水口的温度不低于85C保温层的外表面温度为50C保温层的厚度至少为多厚？水的物性T/C)/(3mKg)/(CKgKJCp)/(10*2CmW)/(10*26smrP80971.84.19567.40.3652.2190965.34.20868.00.3261.95100958.44.22068.30.2951.75四，壁温为300k的大房间内，放置有直径为1d=200mm圆盘电加热器1，其上方有一直径为2d=400mm的半球罩。圆盘的底部和侧面被良好保温。已知如图盘的表面温度为1000k黑度为1=0.9.半球罩的表面温度为600k，2=0.5.不计对流换热求稳定状态下电热器的所需的电功率，并画辐射网络图。（半球外侧不参与换热）h.ftrLq五．某板式换热器一侧为被冷却的油，其质量流量1G每小时10000CKgKJCKgp./90.1,1。进口温度Ct1341，冷却水在传热面的另一侧流动，进口温度为C24，其质量流量2G每小时3000CKgKJCKgp./186.4,2，两种流体逆向流动。已知其传热系数CmWK2/300，如忽落换热器的散热损失，求所需的传热面积，并画出两种流体沿传热面积的温度变化图。六．求壁面内直角处节点A的节点方程。壁面外表面与流体（温度为ft）对流换热，换热系数为1，壁面有内热源，内热源强度Q，壁面按二维稳态导热问题处理。（方程式不必整理）加热器21东南大学1998年攻读硕士学位研究生入学考试试题一、简答题1、简述数Bi的意义。在物体非稳态导热过程中，和两种情况对物体温度分布有什么影响？为什么？2、室内有两块水平放置，面积很大的平板组成间隙很小的夹层。上下表面维持在恒温1T和2T，且1T〉2T，故有热流量从上平板传给下平板，分析此热量传递过程，并写出稳态传热的计算。3241已知yyxft13、气体在直管内强迫对流换热，在水平管外自然对流。蒸汽在垂直管外表面凝结换热，这三种换热过程中，管长对换热轻度的影响有何不同？为什么？4、家利用平底铝锅烧开水，炉火温度远高于铝所耐受的高温，为什么铝锅不会烧坏？试解释其原因。如铝锅低的热流密度为20002/mW，你能否采用一些数据，演示性地估计一下清洁铝锅内外表面的温度（数据应尽量合理）。5、有一块厚为的无限大平壁，两侧的流体温度分别为1ft和2ft，对流换热系数分别为和1和2，平壁导热系数为常数，使这对下列条件，分别画出热流体到冷流体的温度分布曲线。⑴1ft〉2ft；2〉1，0/，内流热源强度Q=0⑵1ft=2ft；1〉2有均匀内流热源强度Q〉06．两相互辐射的表面被第三个绝热表面包围时，⑴绝热表面的存在与否，对净辐射换热12Q有何影响？⑵绝热表面的黑率大小，对12Q有何影响？⑶绝热表面的表面面积大小，对12Q有何影响？二、有一由导热系数分别为1和2的不同材料组成的复合长杆，求两材料的平直交接面上A点的差分方程（不必整理）。1T2T已知长杆横截面为直径d的圆截面，温度为ft的流体横向掠过长杆。对流换热系数为，假设长杆内导热按轴向一维稳态处理，靠近节点温度用和表示，杆内无内热流。三、一个功率为1000w的薄型电热元件，其上部被覆盖以1=0.2cmw/，厚度10mm的电绝缘材料，下部覆盖了导热系数2=0.1cmw/，厚度5mm的电绝缘材料，这样构成的直径d=0.5m圆盘式加热器备选放置于空气温度为20c的环境中，已知上表面复合换热系数1=20cmw2/，下表面符合换热系数2=10cmw2/，薄片电热元件的厚度及整个装置的侧面散热量可忽略。试求出稳态时上下表面的温度2wt和1wt。四、质量流量为180kg/h的水在内径25mm为，管壁温度60c为的直管内流过，求将水30从c加热50c到所需要的管子长度。五、一个有两层同心圆柱壁（璧厚可不计）制成的保温瓶，两层壁间被抽成真空，内壁直径110mm，外壁直径114mm，两壁面黑率均为xxA121t2t0.1，瓶高300mm，外壁温度24c，瓶内盛有热水，故内壁温度为70c，忽略保温瓶两端部的散热。计算：1、在上述状态保持稳态时的散热量。2、若瓶内水温视均匀，热水从90c冷却到70c所需最短时间。六、用一台逆流套管式换热器冷却润滑油，管内冷却水从16c升到44c，流量为30kg/s；热油入口温度100c，出口温度降为58c，传热系数为k=324cmw/，有的平均比热为pC=2150ckgJ/。求：1、油的流量。2、所传的热量。3、所需的传热面积。附录：饱和水的热物理性质T（c）（3/mkg）pc（ckgkJ/）210（cmw/）610（sm/2）rp20998.24.18359.91.0067.0240992.24.17463.50.6594.3160983.14.17965.90.4782.9980971.84.19567.40.3652.21东南大学1999年攻读硕士学位研究生入学考试题考试科目：传热学一，简答题（本题共40分）1.在计算长圆筒壁（无内热源）的稳态导热时，如果系数随温度线性变化，是否可仍按常物性长圆筒壁导热公式计算，而式中导热系数取两表面导热系数的算术平均值，为什么？2.试述对流换热能量微分方程与固体导热系数微分方程的异同及相互联系。3.在流体外掠单管的换热过程中，如来流温度，来流速度及管子外表面温度不变，在横掠，斜掠，纵掠三种情况中，哪种情况的对流换热系数最大？为什么？（不必写出计算公式）4.管内紊流强对流换热时，增大流速可增强传热，为使流速增大一倍，可采用（1）管径不变，流量增大一倍，（2）流量不变，内径缩小两种办法。如流体物性变化不大，哪一种方法对增大对流换热系数更有利？5.农用塑料薄膜覆盖的塑料大棚具有温室效应。试阐明温室效应的原理。二．有一大平壁厚度为，导热系数可作常数处理。已知左表面接受性是热流密度0q，右表面维持均匀而恒定的温度w2t，平板内有均匀内热源，单位时间，单位体积的生成热为，平板温度分面稳定。（1）求温度沿空间坐标变化的函数关系式。（2）已知=0.4m,1.5/wm℃，w2t=40℃,0q=5202/wm,=1002/wm,求板内最高温度。（本题15分）三．润滑油以114kg/h的流量在管径为12.7mm的直管内流动，油温从95℃被冷却到65℃，管子壁面温度为30℃，求所需的管长。（15分）附：准则关联式1.0.80.40.023RePrfftcRNu45Re10~1.210f,Pr0.7~120f2.10.1431.86(RePr)()ffffwdNulRe2200f,0.5~17000fPr,0.044~9.8fwRePr)10ffdl（润滑油热物理性质tCp610Pr℃kj/kg.℃W/m℃2/ms30886.61.9470.1423153.2185960868.82.0640.139638.449380857.42.1480.137919.7263四．有一如图1所示的房间，天花板上装有均匀辐射加热器，外部绝热，天花板维持恒定温度40℃地板温度为20℃四面墙中有三面为内墙，可称作绝热面，剩下一面墙为外墙，表面温度为12℃如所有表面均为黑体，且已知地板对天花板的角系数为120.28X，试画出稳态时各内表面间辐射换热的网格图，并求出辐射加热器的所需的功率及绝热墙内表面的温度。五．有一台逆流式换热器，用压力Ps=53.6110Pa,温度Ts=140℃的水蒸气来加热冷水，饱和蒸汽流量G=120kg/h,汽化潜热r=2144kj/kg,在换热器的出口处，蒸汽已被冷却成t=55℃的过冷水。冷却水进口温度14℃,出口温度68℃,