2019年陕西西安建筑科技大学传热学考研真题

2019年陕西西安建筑科技大学传热学考研真题一、分析简答题（共 9 题，每题 6 分，共 54 分）1、如图 1 所示的双层平壁中，导热系数 l1、l2 为定值，假定过程为稳态，试分析图中三条温度分布曲线所对应的l1和l2 的相对大小。2、无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为： t = 2 y 2 cos x 。试说明该导热物体在 x = 0 ， y = 1 处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低？3、试分析管内湍流强制对流换热，管径不变，流速增加一倍时，表面传热系数 h 如何变化？若管径缩小一半，体积流量等其他条件不变时， h 又如何变化？4、热水在两根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、在电厂动力冷凝器中，主要冷凝介质是水蒸气，而在制冷剂（氟利昂）的冷凝器中，冷凝介质是氟利昂蒸气，其表面传热系数较小。在工程实际中，常常要强化制冷设备中的凝结换热，而对电厂动力设备一般无需强化。试从传热角度加以解释。6、当大气中的二氧化碳和水蒸气的比例增加时，会出现大气温室效应，试说明其原因。7、如图2所示的真空辐射炉，球心处有一黑体加热元件，试指出，三处何处的定向辐射强度最大？何处辐射热流最大？并说明理由。假设，三处所张立体角相同。8、如图3所表示的表面间的角系数是否可表示为：如有错误，请予以更正，并说明理由。9、试说明珠状凝结比膜状凝结的传热系数高的原因；在安装新空调时，在充灌制冷剂之前，往往要对系统进行抽真空。试利用凝结换热的有关知识，说明这样做的理由。二、（22分）有一矩形截面直肋一维稳态导热。已知肋片壁面和周围流体之间的表面传热系数为h，流体的温度为tf，肋片根部温度为t0，肋端绝热，肋片宽度为L，肋片高度为l，肋片导热系数为，肋片厚度为，无内热源。试解答如下问题：（1）列出肋片温度t随着肋片高度方向x变化的微分方程式，并写出其单值性条件。（7分）（2）画出网格图：6等分直肋,得到7个节点；（3分）（3）列出2个端部节点（即第1个节点和第7个节点）及中间节点（即第4个节点）的离散方程。（12分） 三、计算题（共 4 题，共 74 分）（注意：计算题中可能用到的有关参数和实验准则关联式见附录一、附录二。）1、（12 分）某房屋外墙厚=360mm，墙的导热系数 =0.61 W/(m K) 。室内温度为 tf1 20 ，室外温度为 tf2 10 ，内、外墙面与空气之间的表面传热系数分别为 h80 W/(m 2 K) 和 h2=120 W/(m 2 K) ，并已知墙高 2.8m，宽 3m。试计算传热过程的传热系数 k ，墙的散热量 及墙的内、外表面温度 tw1 和 tw2 。2、（20 分）有一根外径为 30mm 的圆棒，水平置于房间正中散热，圆棒的表面发射率为 0.8，表面温度保持恒定，为 373，房间内墙体和空气的温度均为 27，试求：单位长度的圆棒散热量。3、（18 分）一个蒸汽电厂的冷凝器中有 N 1000 根黄铜管，黄铜管的导热系数 t 110W/(m K) ，内外直径分别为 di 25mm ，do 28mm 。蒸汽在管子外表面凝结时的表面传热系数为ho 10000W/(m 2 K) 。（1）如果用水泵使来自河水中的冷却水以 mw 400kg/s 通过冷凝器所有黄铜管，则基于单根管道的外表面的总传热系数 k 是多少？（2）如果从河水中抽取的水的温度为 20，要使压力为 0.0622MPa，流量为 10kg/s 的蒸汽凝结，则相应的冷凝器的出口水温为多少？4、（24 分）一逆流套管换热器，其中油从 100冷却到 60，水由 20加热到 50，传热量为2.5 10 4 W ，传热系数为 350W/(m 2 K) ，油的比热容为 2.131 kJ/(kg K) ，求传热面积。如使用后产生污垢，污垢热阻为 0.004(m 2 K)/W ，流体入口温度不变，问此时换热器的传热量和两流体的出口温度为多少？已知逆流时：附录一：200的空气的物性参数如下：l = 3.93´10-2 W/(m × K)，n =34.85´ 10-6 m2 /s，Pr = 0.68换热实验关联式为:1Nu = 0.48(Gr × Pr)4( 104 < Gr × Pr < 107 )附录二：水的物性参数如下：冷却水：cp = 4180J/(kg ×K)，m = 9.6 ´10-4 (N × s)/m2，r =1000kg/m 3，l = 0.60W/(m ×K)，Pr = 6.6饱和水蒸气（ p = 0.00622MPa）： ts = 37.0， 汽化潜热r = 2414.0kJ/kg 。管槽内流动换热实验关联式为： Nu = 0.023Re 0.8 Pr0.4