2004传热学
一、 简答
1）什么是时间常数？试说明时间常数对动态温度测量精确度的影响。
2）什么是热边界层？什么是速度边界层？普朗特数的大小反映了速度边界层与热边界层怎样的关系？
3）粗略绘制大容器内饱和水在大气压力下沸腾的q —△t 曲线，并注明各换热阶段的特点及临界热流密度的位置。
4）写出稳态强制对流换热的边界层能量方程，并说明各项的意义。
5）写出格拉晓夫数Gr 的定义式，并说明Gr 一般用于计算哪种形式的换热。
6）写出Bi 数和Nu 数的定义式，说明它们的物理意义，并比较两者的不同之处。
7）什么是灰体？在工程辐射换热计算中引入灰体的概念有何意义？
8）在圆管外表面假装肋片，就一定能够增强传热吗？为什么？
9）什么是角系数？对于非黑体之间的辐射，角系数成为纯几何量的条件是什么？
10）对于室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的热量传递过程中，包含哪些传热环节？
二、一金属圆柱体直径为d=100mm，长度为l=50mm，密度为7800 kg/m3，比热为460 J/（kg ·℃）。柱体初始温度为700℃。若τ≥0s 时其下底面与温度为100℃的油一直保持接触，对流表面传热系数为h 1=200 W/(m2
·K) ，其余表面绝热；τ≥120s 时上表面再同时与温度为20℃的空气保持接触，对流表面传热系数h 2=40 W/(m2
·K) ，而侧面仍维持绝热。假定圆柱体的导热热阻很小，同一瞬间圆柱体温度均匀一致，求： 1）τ=120s时圆柱体的温度； 2）τ=600s时圆柱体的温度； 3）热平衡时的圆柱体的温度。
三、一厚度为10mm ，导热系数为50 W/(m·K) 的不锈钢板两端维持固定温度50℃，已知钢板两端之间的距离为20cm ，在垂直纸面方向很长。钢板上表面绝热，下表面有20℃的空气缓慢流动，对流表面传热系数为32 W/(m2·K) ，试导出此钢板的导热微分方程，求解所导出的方程得出温度分布，并求出钢板中心的温度值。双曲线函数的一些数值：
四、初温为30℃的水，以0.857kg/s的流量流经一套管式换热器的环形空间。水蒸汽在圆管内凝结，使内管外壁温度维持在100℃。换热器外壳绝缘良好。环形夹层内管外径为40mm ，外管内径为60mm 。试求把水加热到50℃所需要的套管长度以及在管子出口截面处的局部热流密度。 水的物性：λf =0.635W/(m·K) ，ρf =992.2kg/m3，c p =4174J/(kg·K) ，η
f =653.3×10-6kg/(m ·s) ，νf
=0.659×10-6m 2
/s， Pr f =4.31，ηw =282.5×10-6
kg/(m·s)
计算公式：管内层流：Nu=1.86（RePr d
）1
μ3
f
l
（μ）0.14
w 管内湍流：Nu=0.027Re0.8
Pr 13
（μf
μ）0.14
w
横向流过圆管：Nu=0.193Re0.618
Pr 13
五、有一间壁式换热器，其换热面由薄壁紫铜做成。已知热流体侧换热系数为常数α，冷流体侧换热系数为2α。
1）顺流布置（上图左）时热流体的温度t 1和冷流体的温度t 2沿换热表面F 的变化曲线如上图（中）所示，试在上图（中）画出壁面温度t w 沿换热表面F 的变化曲线。
2）如果顺流布置改为逆流布置，即将热流体的进、出口对换，其他条件不变，试在上图（右）中画出冷、热流体温度沿换热表面F 的变化曲线。3）在逆流布置下，假设冷、热流体进口温度不变，而将冷流体的流量变为原来的2倍，试分析此时换热器的传热量Q 、传热系数K 、换热平均温差△t m 和冷、热流体的出口温度如何变化。
六、一个箱体，其形状为圆柱的四分之一，箱内抽成真空，如下图所示。圆柱内表面半径为0.5m ，箱体长为10m ；平表面A 1的温度为50℃，黑度为0.8；圆柱内表面A 2温度为30℃，黑度为0.6；另一平面A 3为绝热平面；假定两端的辐射换热可忽略不计。试画出箱体内辐射系统网络图，并计算表面A 1与表面A 2之间的辐射换热量以及表面A 3的温度。（黑体辐射常数为5.67×10-8W/(m2·K 4) ）
2004传热学
一、 简答
1）什么是时间常数？试说明时间常数对动态温度测量精确度的影响。
2）什么是热边界层？什么是速度边界层？普朗特数的大小反映了速度边界层与热边界层怎样的关系？
3）粗略绘制大容器内饱和水在大气压力下沸腾的q —△t 曲线，并注明各换热阶段的特点及临界热流密度的位置。
4）写出稳态强制对流换热的边界层能量方程，并说明各项的意义。
5）写出格拉晓夫数Gr 的定义式，并说明Gr 一般用于计算哪种形式的换热。
6）写出Bi 数和Nu 数的定义式，说明它们的物理意义，并比较两者的不同之处。
7）什么是灰体？在工程辐射换热计算中引入灰体的概念有何意义？
8）在圆管外表面假装肋片，就一定能够增强传热吗？为什么？
9）什么是角系数？对于非黑体之间的辐射，角系数成为纯几何量的条件是什么？
10）对于室内安装的暖气设施，试说明从热水至室内空气的热量传递过程中，包含哪些传热环节？
二、一金属圆柱体直径为d=100mm，长度为l=50mm，密度为7800 kg/m3，比热为460 J/（kg ·℃）。柱体初始温度为700℃。若τ≥0s 时其下底面与温度为100℃的油一直保持接触，对流表面传热系数为h 1=200 W/(m2
·K) ，其余表面绝热；τ≥120s 时上表面再同时与温度为20℃的空气保持接触，对流表面传热系数h 2=40 W/(m2
·K) ，而侧面仍维持绝热。假定圆柱体的导热热阻很小，同一瞬间圆柱体温度均匀一致，求： 1）τ=120s时圆柱体的温度； 2）τ=600s时圆柱体的温度； 3）热平衡时的圆柱体的温度。
三、一厚度为10mm ，导热系数为50 W/(m·K) 的不锈钢板两端维持固定温度50℃，已知钢板两端之间的距离为20cm ，在垂直纸面方向很长。钢板上表面绝热，下表面有20℃的空气缓慢流动，对流表面传热系数为32 W/(m2·K) ，试导出此钢板的导热微分方程，求解所导出的方程得出温度分布，并求出钢板中心的温度值。双曲线函数的一些数值：
四、初温为30℃的水，以0.857kg/s的流量流经一套管式换热器的环形空间。水蒸汽在圆管内凝结，使内管外壁温度维持在100℃。换热器外壳绝缘良好。环形夹层内管外径为40mm ，外管内径为60mm 。试求把水加热到50℃所需要的套管长度以及在管子出口截面处的局部热流密度。 水的物性：λf =0.635W/(m·K) ，ρf =992.2kg/m3，c p =4174J/(kg·K) ，η
f =653.3×10-6kg/(m ·s) ，νf
=0.659×10-6m 2
/s， Pr f =4.31，ηw =282.5×10-6
kg/(m·s)
计算公式：管内层流：Nu=1.86（RePr d
）1
μ3
f
l
（μ）0.14
w 管内湍流：Nu=0.027Re0.8
Pr 13
（μf
μ）0.14
w
横向流过圆管：Nu=0.193Re0.618
Pr 13
五、有一间壁式换热器，其换热面由薄壁紫铜做成。已知热流体侧换热系数为常数α，冷流体侧换热系数为2α。
1）顺流布置（上图左）时热流体的温度t 1和冷流体的温度t 2沿换热表面F 的变化曲线如上图（中）所示，试在上图（中）画出壁面温度t w 沿换热表面F 的变化曲线。
2）如果顺流布置改为逆流布置，即将热流体的进、出口对换，其他条件不变，试在上图（右）中画出冷、热流体温度沿换热表面F 的变化曲线。3）在逆流布置下，假设冷、热流体进口温度不变，而将冷流体的流量变为原来的2倍，试分析此时换热器的传热量Q 、传热系数K 、换热平均温差△t m 和冷、热流体的出口温度如何变化。
六、一个箱体，其形状为圆柱的四分之一，箱内抽成真空，如下图所示。圆柱内表面半径为0.5m ，箱体长为10m ；平表面A 1的温度为50℃，黑度为0.8；圆柱内表面A 2温度为30℃，黑度为0.6；另一平面A 3为绝热平面；假定两端的辐射换热可忽略不计。试画出箱体内辐射系统网络图，并计算表面A 1与表面A 2之间的辐射换热量以及表面A 3的温度。（黑体辐射常数为5.67×10-8W/(m2·K 4) ）