湛江海洋大学2003年攻读硕士学位研究生入学考试
《传热学》(404)试卷
(请将答案写在答题纸上,写在试卷上不给分。本科目满分150分)
一、填空题(每小题3分,共30分)
1、传热学是 的科学。
2、灰体是指 。
3、傅里叶定律的数学表达式是 。
4、毕渥数Bi的表达式 ,努塞尔数Nu的表达式 ,
二者的差别是 。
5、集总参数法的适用条件是 。
6、在其它因素不变的情况下,流体的流速越大,则边界层厚度
,流体粘性系数越大,则边界层厚度 。
7、沸腾换热的推动力是 。
8、凝结换热有两种形式, 凝结的表面传热系数(即对流换热系数)往往高于 凝结。
9、黑体辐射常数σ=5.67×10-8的国际单位制单位为 。
10、稳态导热的第三类边界条件用温度表述的关系式为 。
二、简答题(每小题8分,共48分)
1、试用传热学理论解释热水瓶的保温原理。
2、一常物性,无内热源的单层长圆筒壁,内、外半径分别为r1和r2,其内、外表面分别维持均匀恒定的温度t1和t2。试分别就t1>t2和t1<t2两种情况,定性画出壁内温度分布曲线,并作简要解释。
3、简述影响强制对流换热的各因素。
4、试确定图示的角系数Ⅹ1,2,1为半球内表面,2为底面。
5、有一台钢管换热器,热水在管内流动,空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出,为提高冷却效果,采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。
6、请写出牛顿冷却公式,此公式中没有时间参数,那么对于非稳态问题,此式还适用吗?
三、综合题(任选做4题,每题18分,共72分)
1、有一气体冷却器,气侧对流换热系数h1=95 w/(㎡·k),板壁厚度δ=2.5mm,λ=46.5w/(m·k),水侧对流换热系数h2=5800w/(㎡·k)。
(1)请计算每个环节的单位面积热阻以及总传热热阻,并指出此时增强传热应从哪个环节着手;(2)此设备运行一段时间后,如果在气侧积了一层1mm厚的灰垢[λ=0.116 w/(m·k)],水侧结了一层厚为0.5mm的水垢[λ=1.16 w/(m·k)],其它条件不变,问此时总传热热阻为多少?
2、两块面积为1×1㎡、间距为1m 的平行平板置于一个温度为280K的大房间内。两平板正面相对的两表面的发射率和温度分别为
ε1=0.3,ε2=0.8,T1=840K,T2=550K。不计平板相背的两个面的换热,(1)请画出辐射换热网络图;(2)试求每个板的辐射散热量及房间所得的热流量。(两平板之间的角系数Ⅹ1,2=0.2)
3、某冷却设备必须每小时冷却275kg的热流体,使其由t1′=120℃冷却到t1″=50℃。热流体的比热容C1=3.044KJ/(Kg·K)。为了冷却热流体,每小时要用t2′=10℃R 冷却水1000Kg,水的比热容C2=4.187 KJ/(Kg·K)。如果要传热系数k=116.3 w/(㎡·K)。试分别求顺流和逆流时所需的传热面积。
4、对于稳态、无内热源,常物性(且各向同性)的导热问题
(1)请写出三维直角坐标系中的导热微分方程式。
(2)请写出内部任意一节点用相临节点表示的差分表达式
(设Δx=Δy=Δz)
5、涡轮叶片在高温燃气中运行(设燃气温度恒定不变),为了使叶片平均温度尽可能低以保证燃气正常安全运行,在叶片中开有孔缝,冷却气流从中间流过。
(1)燃气侧与冷气侧的换热应有什么样的关系?
(2)燃气侧对流换热系数应该大一些好,还是小一些好?
(3)冷气侧对流换热系数应该大一些好,还是小一些好?你有何措施改变冷气侧的对流换热系数?
希望用示意图配合你对上述问题的讨论。
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