上海交大传热学考题(A)

2004－2005学年传热学考试试题（A ）

一 回答下列5题（25分）

1 写出毕渥数（Bi ）和努塞尔数（Nu ）的表达式，并简述其物理意义和区别？

2 什么是漫灰表面？（5分）

3 热量传递的三种基本方式是什么？简述各自的特点？（5分）

4 在直角坐标系中三维非稳态导热微分方程一般形式的基础上，通过化简得到一维、非稳态、有内热源、常物性的导热微分方程，并指出方程中各项的物理意义？（5分）

5 蒸气与低于饱和温度的壁面接触时，有哪两种不同的凝结形式？（2）

6 简述饱和水在水平加热面上沸腾时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数的变化（根据4个区进行分析）？（3分）

二 如右图所示，在图中画出节点（i ，j ）的控制区域，并试导出其二维稳态导热时的离散方程。已知右侧壁绝热；顶端处于温度为f t 的流体中，换热系数为h ，有内热源为Φ

；网格均匀划分，且y x ?=?；材料的导热系数为λ。（10分）

三 由两种不同材料组成的一维复合平板如图1所示，左侧表面(0=x )保持恒温t 0，右侧表

面（B A L L x +=）暴露于温度为∞t （∞>t t 0）、对流换热系数为h 的气流中，忽略复合平板与环境的辐射换热和接触热阻。（15分）

(1) 给出通过复合平板的稳态热流密度q 的计算

公式； (2) 推导稳态时，平板A 和B 分界面温度t1的计算公式； (3) 假设导热系数B A λλ>，画出x 从0到∞的

稳态温度分布趋势。

t 0

t ∞, h

四 如右图所示，温度为K 300=∞T 的冷气体以m /s 20=∞u 的流速平行地吹过一快平板（平

板一边与来流垂直），平板的长和宽均为2m ，采用一组非常薄的电加热器使平板维持均匀温度在K 500=w T 。流体的导热系数、密度、比热和运动粘度分别为：

)K m (W 02.0?=λ，3m kg 1=ρ，)K kg (J 1000?=p C ，s m 10225-?=ν。试回答下

列问题：（15分）

（1）计算普朗特数（Pr ）、雷诺数（Re ）；

判断平板末端的流动是层流还是湍流，如果是湍流，请计算临界距离c x （注：临界雷诺数可取5105Re ?=c ） （2）计算气体带走的总热量（q ）；

五 一个逆流换热器，热工质在管内流动，冷却水在管外流动。工质的进出口温度分别为：

C t h

?='80，C t h ?=''55，质量流率为m in 1800kg q mh =，比热)(0.2K kg kJ c h ?=；冷却水的进口温度为C t c

?='20，其质量流率为m in 1500kg q mc =，)(18.4K kg kJ c c ?=；金属光管内径mm d i 50=，壁厚为mm 2=δ，导热系数为)(45K m W ?。管内工质的对流换热系数)(8002K m W h i ?=，水侧的对流换热系数)(20002K m W h o ?=，请确定该换热器所需要的管外侧换热面积A o ？ （20分）

六 如右图所示，半球表面是绝热的，底面被一直径（m d 2.0=）分为1、2两部分。表面

1为灰体，K T 5501=，发射率35.01=ε；表面2为温度K T 3302=的黑体，回答下列问题（15分）

（1）计算角系数)21(,3+X ，2,1X ，3,1X ，3,2X

（2）画出热网络图（注：热阻为无穷大时，相当于断路） （3）计算表面1和表面2之间的换热量

1

2 3

m 20K 300==∞∞u T 末端

起始端