07传热学试题A答案清华大学考研资料.doc

扬州大学试题 (2006－2007学年第 二 学期) 机械 学院 材料0501 班(年)级课程 传热学试卷A 题目 一 二 三 四 五 总分 得分 问答题:（42分,共7题，每题6分） 对于油、空气及液态金属，分别有Pr1、Pr≈1、Pr1。试就外掠等温平板时的层流边界流动，画出三种流体边界层中速度分布与温度分布的大致图像。 答： 2. 强化空气－水换热器传热的主要途径有哪些，请列出任意三种途径？ 答：空气-水换热器的主要热阻在气侧，强化换热主要从气侧入手。当气侧在管外流动时，可在管外加装肋片。当气侧在管内流动，而气侧压降有较大余量时，可提高气体流速，也可采用螺纹管强化换热。 3. 一初始温度为t0的固体，被置于室温为t∞的房间中。物体表面的发射率为ε，表面与空气间的表面传热系数为h，物体的体积V，参与换热的面积A，比热容和密度分别为c和ρ，物体的内热阻可忽略不计，试列出物体温度随时间变化的微分方程式。 4. 非周期性的加热或冷却过程可以分为哪两个阶段，它们各自有什么特征? 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分） 5．饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加?为什么？ 答： 在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是增加的，因随的增加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数增加。 当进一步提高时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。 再提高，进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随的增加而增加。 6．时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体导热过程中的时间常数是不是不变的？ 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 ，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 7. 写出对流换热过程中的无量纲准则Re数、Pr数、Pe数和Gr数的物理量组成，指出它们各自表示的物理意义？并指出Nu数与导热过程中产生的Bi数的差别？ 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 。（各1分） Re――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系； Pe――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系； Gr――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。 Bi=hLs/λs而Nu=hLf/λf。从物理量的组成来看，Bi数的导热系数λs为固体的值，而Nu数的λf则为流体的值；Bi数的特征尺寸Ls在固体侧定义，而Nu数的Lf则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热性能与其导热性能的对比关系，而后者则反映了换热系统中流体与壁面的换热性能与其自身的导热性能的对比关系。（2分） 第 2 页 第 3 页 第 1 页 学院___________ 系____________ 班级_____________ 学号____________ 姓名_____________ ------------------------------------------------装---------------------------------------订-------------------------------------------线----------------------------------------------- 裁剪框 裁剪框 裁剪框 第 6 页 裁剪框 裁剪框 第 4 页 二、计算题 (58分) 1. (20分)在附图所示得有内热源的二维导热区域中，一个界面绝热，一个界面等温（包括节点4），其余两个界面与温度为tf的流体对流换热，h均匀，内热源强度，试列出节点1、2、5、6、9、10的节点方程。 解： 裁剪框 第 5 页 2. （20分）直径为，长度为1m的电阻丝水平地置于的静止空气中，试问在不计辐射