发布时间 : 星期三 文章华电保定专业课2002-2010年考研真题及答案-传热学 - 图文更新完毕开始阅读
ts，又因为大小容器介质均为水，则小容器沸腾 传热的驱动力?t?0，q?h?t?0，则小容器中的水不能沸腾。 4．（华电，03）试说明Bi数的物理意义，Bi?0和 ?i??各代表什么样的换热条件？有
认为Bi?0代表绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？3
hl答：（1）Bi?，
?其中，h为表面传热系数，?为物体导热系数，l为物体的特征长度。
lBi数表示物体导热传热热阻与表面换热热阻的比值，即：Bi???hl，
1?hll1当Bi?0时，即???，?0，导热热阻远小于表面换热热阻，??，
??h为第三类边界条件；
1当Bi??时，即?0?h??，此时表面换热热阻远小于导热热阻，
h1l??，为第一类边界条件； h?（2）不赞同，代表绝热工况是不正确的，Bi?0表示边界热阻相对于内部热阻较大，边界上有热流；而绝热工况是边界上没有热流。 5．（华电，03）解释螺旋管、短管和小管径管强化传热的原理。6 答：管内的传热热阻主要集中在边界层处，螺旋管的作用是增加流体在管内扰动，破坏边界层，减薄边界层厚度，螺旋管内的流体在向前运动的过程中连续地改变方向，因此会在横截面上引起二次环流而强化传热。
短管的作用主要是加强入口段效应以强化传热，在入口段流体流速增加，边界层减薄，从而强化传热。
小管径管：相同质量流体通过小管径管的流速大于大管径管，可以减薄边界层厚度，增加表面传热系数，减小表面传热热阻，强化传热。相同质量流体用多根小管径管代替大管径管可以增加比表面积，强化传热。 6．（华电，03）由三个表面组成了一个封闭的系统，其中表面3为重辐射面，画出该系统辐射换热的网络图，注明各热阻的表达式。 答：系统辐射换热的网络图如下所示：
三、计算题（每小题20分，共40分）
1．（华电，03）在考虑一建筑物冬天的采暖设计中，需要确定墙壁的散热情况，已知墙壁的厚度为40cm，墙壁材料的导热系数为0.25W/?m?K?，要求室内的
空气温度在18℃，墙壁外侧和内侧的表面传热系数分别为34W/m2?K和8W/m2?K，计算下面两种情况下通过墙壁的热流密度为多少？ （1） 在白天，室外空气的平均温度为-5℃，该墙壁外侧实际吸收环境的总辐射能为80W/m2；
（2）在夜晚，室外空气的平均温度为?10℃，天空的有效辐射温度为?30℃，墙壁的发射率为0.85。 2．（华电，03）某220t/h高压锅炉的低温省煤器采用叉排、逆流布置，管子为
25?3mm，横向节距70mm，纵向节距30mm，总的受热面积为570m2，已知烟气的入口温度为384℃，通过省煤器的实际烟气流量为142m3/s，烟气平均流速（最小截面处）为8.5m/s，给水的入口温度为215℃，给水流量为
管材的导热系数为30W/?m?K?，壁面的灰污热阻取0.002m2?K，59.6kg/s。
忽略烟气侧辐射换热的影响和管内侧对流换热热阻。 （1） 计算烟气侧的表面传热系数；
（2） 计算受热面的总传热系数，为何忽略管内侧对流换热热阻？ （3） 该受热面积能否将给水温度加热到245℃？ 附注：
(1) 推荐的外掠叉排管束对流换热实验关联式为：
??????
?s1??uf?0.35??s???2?s1
?2s ， 2 s1?20.60.36Nuf?0.4RefPrfs ， 2
Ref0.60.2Prf0.36 式中定性温度为管束进出口流体的平均温度， 按管束的平均壁温计算，特征
速度为最小截面处的平均流速，特征尺度取管子外径。 （2）烟气和水的物性参数：
烟气在平均温度下的热物理性质如下：
2 Pr ?/(kg/m3) cp/[kJ/(?K?Km) ] ??106/(m/s)kg) ] ??102/[W/(0.57 1.135 5.25 52 0.645
水的定压比热近似取4.68J/?kg?K?
华北电力大学2004年硕士研究生入学考试试题
一、选择和填空（每小题5分，共50分）
1．（华电，04）下列材料在常温下导热系数最大的是 a 。 (a). 纯铜；(b). 纯铁；(c). 黄铜；(d). 不锈钢
lnrr2．（华电，04）通过单层圆筒壁导热的热阻表达式为12。
2??l3．（华电，04）一个含有内热源的大平板，其导热系数为50W/?m?K?，测得在
2稳定情况下，其内部温度分布为：t?50?2500x，则平板内的内热源生成率
53为2.5?10W/m。2 4．（华电，04）大空间饱和沸腾曲线可分为自然对流、核态沸腾 、过渡沸腾 和 稳定膜态沸腾 四个阶段。7 5．（华电，04）对于管内湍流换热的实验关联式，当管长较短时，需要进行入口效应修正，其修正系数是一个a（a大于1；b小于1）的值。
hl6．（华电，04）毕渥准则数Bi的表达式为Bi?，傅里叶准则数Fo的表达式为
?a?Fo?2。
l7．（华电，04）附图1中表面1对表面2的角系数X1,2为 0.125 。[已知
X2.A?0.1，X2,(1?A)?0.15]
附图1 8．（华电，04）对于粘度很大的油，当进行外掠平板的对流换热时，在同一位置，其流动边界层厚度和温度边界层厚度的关系是：b （a．???t；b．???t；
c．???t ） 9．（华电，04）一个肋片，测得其肋基处温度为80℃，周围气体温度为30℃，表面传热系数取20W/?m2?K?，肋片表面积为0.2m2，查得该肋片的效率为0.6，则该肋片的实际散热量为 120W。2 10．（华电，04）一个可近似认为是漫射灰体的表面，其温度为500K，表面的发
W/m2，此时该平板的有效辐射率为0.5，测得该平板得到的投入辐射为800.879W/m2。8 射为 2171二、简答题（每小题8分，共40分）
1．（华电，04）解释定向辐射强度和辐射力，对于黑体，给出二者的关系式。
答：定向辐射强度：单位时间内，单位有效可见面积发射出去落在单位立体角上
d?。
dAd?cos?辐射力：单位时间内，单位有效面积辐射出去落在单位立体角上的辐射能。E?L? 2．（华电，04）以外掠平板的对流换热为例，对流换热问题的数学描述包括哪些方程（只需要文字叙述即可）？ 理论上如何求得表面传热系数？5 答：对流换热问题的数学描述包括：能量方程；动量方程；质量方程。
??t以上方程加上定解条件并结合对流换热微分方程h??可解得某处y?0，
?t?y1的对流换热系数hx，积分得对流换热系数hm??hxdx。
l3．（华电，04）为强化一台冷油器的传热，有人采用提高冷却水流速的方法，但发现效果并不显著。试分析原因。10
答：强化传热的原则是：强化传热系数小，热阻大的一侧。而水的表面换热系数比油的表面换热系数大，水侧表面换热热阻相对于油侧的表面换热热阻较小，因此主要传热热阻在油侧，所以强化水侧的换热效果不明显，应强化油的换热。 4．（华电，04）为什么少量的不凝结气体存在就会使凝结换热大大恶化？7 答：⑴ 不凝结气体的存在会降低水蒸气的分压，从而降低水蒸气开始凝结的凝结温度，使蒸气降低到更低的温度才能放出汽化潜热，使凝结换热恶化。 ⑵ 由于不凝结气体的存在使得蒸汽的热量向壁面传递过程中增加了一个热阻，而且不凝结气体的热阻很大，所以使凝结换热大大恶化。 5．（华电，04）太阳能集热器的结构通常是将一组集热管放在一个密封的箱体内，上面是透明的玻璃板。解释为何采用这样的结构，对集热管表面的涂层有什么样的要求？8
答：集热管放在密封的箱体内是为了防止集热管与外面空气对流换热放出热量；太阳有效辐射大部分集中在短波范围内，集热管上的玻璃对太阳辐射的短波是透明的，短波可以通过玻璃被集热管吸收；集热管的辐射集中在红外线范 围内，玻璃对红外线是不透明的，玻璃将集热管辐射的红外线阻挡在集箱内 起到保温作用。
集热管表面的涂层应是表面发射率小的材料，即：集热管的表面换热热阻
1??大，使集热管的有效辐射减小。 ?A的辐射能。定向辐射强度与方向无关，即：L????三、分析求解（各7分，共14分）
1．（华电，04）如附图2所示一个常物性、无内热源的二维稳态导热问题，列出图中角部节点A的差分方程式。
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