科目代码及名称 ：868 传热学 第 1 页 共 3 页

注 意 ：所 有 答案 必 须 写在 答题 本 上 ，不 得 写在 试 题 纸 上 ，否 则 无 效 。 一、简答题 （ 共 48 分 ，每题 6 分）

1、平壁外和 圆管外敷设保温材料是否一定能起 到保温的作用 ，为 什么？

2、集总参数法的适用 条件是什么？满足集总参数法的物体 ，其内部温度分 布有何特点 ？

3、试说明 βj 数的物理意义 。表面上看 Bi 数与 Nu 数的表达式相同 ，其差 别是什么？

4 、两种几何尺寸 完全相同的等 截面直肋 ，在完 全相同 的对流环境 （即表面 传热系数和流体温度均相同） 下，沿肋高方向温度分布曲线如图 l所示 。请判断 两种材料导热系数的大小和 肋效率的高低？

5、管内紊流换热 ，在亿／d)<SO  时，为 什么要进行入口效应修正 ？其修正系 数 ε 大于l、等于l、还是小于 l?

6、直径为 l OOmm 的困盘水平放置在直径为 200mm 的半球的球心位置 ，如 图 2 所示 。求半球内表 面 1对圆盘表面 2 的辐射换热角系数 X1,2 。

7、不凝结气体在沸 腾换热和凝结换 热两种相变换热 中的影响有何不同 ？

8、工程 中应用多孔性材料作保温隔热 ，使用 时应注意什么问题？为 什么？ 二、分析题 （ 共 30 分，每题 15 分〉

l、当导热系数 为 常数时 ，导热微分方程可写为

δt       λ，δ2t     θ2t     δ2  、 φυ 一一  一一｛一？＋一一  ＋一一：－） + ---L   θr     ρc 'axl.      0,l     az2 ／     ρc

试说明上方程 中各项的物理意义 ，并利用导热微分方程和第 一类边界条件 推导通过大平壁的一维稳态导热温度分布和热流 密度 （ 无内热源 ，如 图 3）。

图 3 单层大平壁导热

2、试证明 ：在 两个平行平板之间加上 n 块遮热板后 ，辐射换热量 将减小到 无遮热板时的 1/(n+1）。假设各板均为 浸灰表面 ，且发射率相同 ，皆为 ε ，板的 面积皆为 A 。

三 、计算题 （ 共 72 分，每题 18 分〉

1、水以 u =3mls 的流量在内径 d =18mm 的管内流动 ，管 子内壁 面的温度保

持 fw= 20 ℃，水的进口温度 布斗0。C 。试求水被冷却到 4’  50℃时的管子长度 。 给出水的物性量 为 ：

cP  = 4.183ιI/(kg°C）；λ＝66.4 ×10-2 w /(m°C）；＝980.5kg I m3; Pr = 2.77;

v = 0.447 ×I 0-6 m2 I S; µ1 = 438 ×I 0-6kg /( mS); µw  = 1004×10-6 kg l( mS)

计算公式 ：管内层流流动换热

Nu = 1.86(Re Pr 铲川w )0.14

管 内紊流流动换热

Nu = 0.027Re0·8 Prh(µ! IAv ）。14

2、一大房间 里放有一 圆管，长 为 2m ，直径为 I Ocm ，表 面温度为 127℃， 发射率 （ 黑度） 为 0.6，房间 墙壁温度为 27℃，求其辐射换热量是多少 ？

3、将初始温度为 400 ℃，重量 为 40g 的铝球突然抛入 15℃的空气中 。已知 对 流 表 面 传 热 系 数  h =40W／（矿，k） ，铝 的 物 性 参 数 为 ρ＝27 00kg/Jn3 ,

C =O. 9kJ 岱g. k，λ＝240 w/ (m. k）。（ 1） 试用集总参数法计算该铝球的时问常数 ：

( 2 ） 试用集总参数法计算该铝球由 400℃降至 l00°C 所需的时间 。（忽略辐射换 热，仅考虑热传导）。

4、某一逆流套管换热器 ，其中油从 t1 二 100。C被冷却至 t1

= 20。C 力口热到 t/ =50℃，水的流量 为 720kg/h。油的比 热容为 Cp1 =2.13 1k.JI (kg.K ），水的比热容为  Cp1= 4.174k.JI   (kg.K ）。按 逆 流布置 ，其 传热 系 数为 K=350防（m2. t7），计算油的质量流量及该换热器的面积 。

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