2019年湖北武汉科技大学工程传热学考研真题及答案.pdf

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1、2 0 1 9 年 湖 北 武 汉 科 技 大 学 工 程 传 热 学 考 研 真 题 及 答 案一、填 空 题(共 8 小 题，每 小 题 2 分，共 1 6 分)1.(2 分)三 种 基 本 的 热 传 递 方 式 是 热 传 导、和。2.(2 分)大 多 数 纯 金 属 的 热 导 率 随 温 度 的 升 高 而，大 部 分 合 金 的 热 导 率 随 温 度 的升 高 而。3.(2 分)对 多 层 等 厚 度 圆 筒 壁 传 热，通 过 每 层 的 热 流 密 度，通 过 每 层 单 位 管 长 的 热流 密 度。4.(2 分)发 生 相 变 的 传 热 过 程 可 分 为 _ _ _

2、 _ _ _ _ 传 热 和 _ _ _ _ _ _ _ _ 传 热。5.(2 分)牛 顿 冷 却 定 律 适 用 于 传 热，兰 贝 特 余 弦 定 律 适 用 于 传 热。6.(2 分)导 热 和 对 流 传 热 的 传 热 速 率 与 温 度 差 的 次 方 成 正 比，而 热 辐 射 的 传 热 速率 与 温 度 差 的 次 方 成 正 比。7.(2 分)可 见 光 的 光 谱 一 般 为 微 米，太 阳 光 的 光 谱 一 般 为 微 米。8.(2 分)土 壤 温 度 场 具 有 的 两 种 特 性 为：和。二、名 词 解 释(共 4 小 题，每 小 题 5 分，共 2 0 分)1、

3、（5 分）综 合 温 度2、（5 分）定 向 辐 射 强 度3、（5 分）灰 体4、（5 分）蓄 热 系 数三、简 答 题(共 6 小 题，每 小 题 8 分，共 4 8 分)1、（8 分）写 出 傅 里 叶 数 F o 的 定 义 式，并 说 明 它 的 物 理 意 义。2、（8 分）窗 玻 璃 对 红 外 线 几 乎 不 透 明，但 为 什 么 隔 着 玻 璃 晒 太 阳 却 使 人 感 到 暖 和？3、（8 分）北 方 深 秋 季 节 的 清 晨，树 叶 叶 面 上 常 常 结 霜。试 问 树 叶 上 哪 一 面 容 易 结 霜，为 什么？4、（8 分）辐 射 传 热 中 有 哪 5 个

4、 重 要 的 定 律，分 别 表 示 什 么 意 义？5、（8 分）换 热 器 的 对 数 平 均 温 差 如 何 表 示？6、（8 分）影 响 膜 状 凝 结 的 主 要 因 素 有 哪 些？四、计 算 题(6 6 分)1、（8 分）某 锅 炉 厂 炉 膛 保 温 壁 面 由 三 层 不 同 的 材 料 组 成，第 一 层 材 料 参 数：厚 度 3 0 c m，导 热 系 数 2.0 W/m，第 二 层 材 料 参 数：厚 度 5 4 c m，导 热 系 数 1.8 W/m，第 三 层 材 料 参数：厚 度 6 c m，导 热 系 数 0.1 W/m。如 果 通 过 该 三 层 壁 面 的

5、 导 热 量 5 6 0 W/m2，请 问 通 过 保温 壁 面 的 温 降 是 多 少？2、（1 2 分）直 径 6.4 m m 的 一 个 钢 制 物 体 初 始 温 度 为 3 0。将 其 突 然 置 于 温 度 保 持 为 1 5 0 的 环 境 中，钢 制 物 体 与 周 围 环 境 之 间 的 对 流 传 热 系 数 h=1 4 0 W/m2。试 用 集 总 参 数 法 计 算钢 制 物 体 温 度 达 到 1 2 0 时 所 需 要 的 时 间。已 知 钢 制 物 体 的 物 性 参 数：=1 6.3 W/(m K)，=7 8 1 7 k g/m3，C=4 6 0 J/(k g

6、K)。3、（2 2 分）温 度 为 3 5，密 度30.1174 kg/m 的 空 气 以 6 m/s 的 速 度 流 过 边 长 为 3 0 c m的 正 方 形 平 板 表 面。如 果 平 板 表 面 温 度 保 持 2 5 0 不 变，试 计 算 该 平 板 的 散 热 量。(对 层 流 有：1 13 20.6 6 4 R e P r N u；对 紊 流 有：10.83(0.0 3 7 R e 8 7 0)P r N u；空 气 在 温 度 为 tm=1 0 0 时 的 物 性 参 数 为：52.1 9 1 0/()k g m s,0.0 3 2 1/W m K，P r=0.6 8 8；

7、空 气 在 温 度 为 tm=2 0 0 时 的 物 性 参 数 为：52.6 1 0/()k g m s,0.0 3 9 3/W m K，P r=0.6 8。4、（2 4 分）两 表 面 积 都 为 A 的 平 行 无 限 大 平 板 1 和 2，均 为 漫 射 灰 表 面，其 表 面 发 射 率 均为，当 两 表 面 温 度 不 等 时：(1)计 算 两 无 限 大 平 板 之 间 的 辐 射 传 热 量。(2)如 果 在 两 无限 大 平 板 之 间 插 入 n 块 遮 热 板，试 计 算 此 时 两 无 限 大 平 板 之 间 的 辐 射 传 热 量。答 案一、填 空 题(共 8 小

8、题，每 小 题 2 分，共 1 6 分)1.(2 分)三 种 基 本 的 热 传 递 方 式 是 热 传 导、和。答：热 对 流、热 辐 射。(2 分)2.(2 分)大 多 数 纯 金 属 的 热 导 率 随 温 度 的 升 高 而，大 部 分 合 金 的 热 导 率 随 温 度 的升 高 而。答：减 小、增 大。(2 分)3.(2 分)对 多 层 等 厚 度 圆 筒 壁 传 热，通 过 每 层 的 热 流 密 度，通 过 每 层 单 位 管 长 的 热流 密 度。答：不 相 等、相 等。(2 分)4.(2 分)发 生 相 变 的 传 热 过 程 可 分 为 _ _ _ _ _ _ _ 传 热

9、 和 _ _ _ _ _ _ _ _ 传 热。答：（蒸 汽）凝 结、（液 体）沸 腾。(2 分)5.(2 分)牛 顿 冷 却 定 律 适 用 于 传 热，兰 贝 特 余 弦 定 律 适 用 于 传 热。答：对 流、辐 射。(2 分)6.(2 分)导 热 和 对 流 传 热 的 传 热 速 率 与 温 度 差 的 次 方 成 正 比，而 热 辐 射 的 传 热 速率 与 温 度 差 的 次 方 成 正 比。答：一、四。(2 分)7.(2 分)可 见 光 的 光 谱 一 般 为 微 米，太 阳 光 的 光 谱 一 般 为 微 米。答：0.3 8-0.7 6、0.2-3。(2 分)8.(2 分)土

10、壤 温 度 场 具 有 的 两 种 特 性 为：和。答：衰 减、延 迟。(2 分)二、名 词 解 释(共 4 小 题，每 小 题 5 分，共 2 0 分)1、（5 分）综 合 温 度工 程 上 把 室 外 空 气 与 太 阳 辐 射 两 者 对 围 护 结 构 的 共 同 作 用，用 一 个 假 想 的 温 度 来 衡 量，这 个温 度 就 叫 综 合 温 度。2、（5 分）定 向 辐 射 强 度在 某 给 定 辐 射 方 向 上，单 位 时 间、单 位 可 见 辐 射 面 积、在 单 位 立 体 角 内 所 发 射 全 部 波 长 的 能量 称 为 定 向 辐 射 强 度。3、（5 分）灰

11、体假 如 某 种 物 体 的 光 谱 发 射 率 不 随 波 长 发 生 变 化，则 这 种 物 体 称 为 灰 体。4、（5 分）蓄 热 系 数当 物 体 表 面 温 度 波 振 幅 为 1 时，导 入 物 体 的 最 大 热 流 密 度。三、简 答 题(共 6 小 题，每 小 题 8 分，共 4 8 分)1、（8 分）写 出 傅 里 叶 数 F o 的 定 义 式，并 说 明 它 的 物 理 意 义。答：2aF o，是 非 稳 态 导 热 过 程 的 无 量 纲 时 间，它 表 示 非 稳 态 导 热 过 程 进 行 的 深 度。2、（8 分）窗 玻 璃 对 红 外 线 几 乎 不 透 明

12、，但 为 什 么 隔 着 玻 璃 晒 太 阳 却 使 人 感 到 暖 和？答：窗 玻 璃 对 红 外 线 不 透 明，但 对 可 见 光 却 是 透 明 的，因 而 随 着 玻 璃 晒，太 阳 光 可 以 穿 出 玻璃 进 入 室 内，而 室 内 物 体 发 出 的 红 外 线 却 被 阻 隔 在 室 内，因 而 房 间 内 温 度 越 来 越 高，所 以 感到 暖 和。3、（8 分）北 方 深 秋 季 节 的 清 晨，树 叶 叶 面 上 常 常 结 霜。试 问 树 叶 上、下 表 面 的 哪 一 面 结 霜，为 什 么？答：霜 会 结 在 树 叶 的 上 表 面。因 为 清 晨，上 表 面

13、朝 向 太 空，下 表 面 朝 向 地 面。而 太 空 表 面 的温 度 低 于 0 度，而 地 球 表 面 温 度 一 般 在 0 度 以 上。由 于 相 对 树 叶 下 表 面 来 说，其 上 表 面 需 要向 太 空 辐 射 更 多 的 能 量，所 以 树 叶 下 表 面 温 度 较 高，而 上 表 面 温 度 较 低 且 可 能 低 于 0 度，因而 容 易 结 霜。4、（8 分）辐 射 传 热 中 有 哪 5 个 重 要 的 定 律，分 别 表 示 什 么 意 义？答：普 朗 克 定 律：表 示 光 谱 辐 射 力 的 计 算；维 恩 位 移 定 律：表 示 最 大 光 谱 与 温

14、度 的 乘 积 是一 个 常 数；斯 蒂 芬 玻 尔 兹 曼 定 律：表 示 黑 体 的 辐 射 力 计 算 公 式；兰 贝 特 余 弦 定 律：表 示 黑体 的 定 向 辐 射 强 度 是 一 个 常 数；基 尔 霍 夫 定 律：表 示 物 体 的 吸 收 率 与 发 射 率 之 间 的 关 系。5、（8 分）换 热 器 的 对 数 平 均 温 差 如 何 表 示？答：l nmt tttt 6、（8 分）影 响 膜 状 凝 结 的 主 要 因 素 有 哪 些？答：主 要 包 括：蒸 气 含 不 凝 气 体，蒸 气 速 度，表 面 粗 糙 度，蒸 气 含 油，过 热 蒸 气。四、计 算 题(6

15、 6 分)1、（8 分）某 锅 炉 厂 炉 膛 保 温 壁 面 由 三 层 不 同 的 材 料 组 成，第 一 层 材 料 参 数：厚 度 3 0 c m，导 热 系 数 2.0 W/m，第 二 层 材 料 参 数：厚 度 5 4 c m，导 热 系 数 1.8 W/m，第 三 层 材 料 参数：厚 度 6 c m，导 热 系 数 0.1 W/m。如 果 通 过 该 三 层 壁 面 的 导 热 量 5 6 0 W/m2，请 问 通 过 保温 壁 面 的 温 降 是 多 少？解：1=2.0 W/m,2=1.8 W/m,3=0.1 W/m 由 多 层 平 壁 导 热 公 式 得:3 1 21 2

16、3tq(5 分)可 以 得 到 温 降 为：5 6 0（0.3/2.0+0.5 4/1.8+0.0 6/0.1）=5 8 8。(3 分)2、（1 2 分）直 径 6.4 m m 的 一 个 钢 制 物 体 初 始 温 度 为 3 0。将 其 突 然 置 于 温 度 保 持 为 1 5 0 的 环 境 中，钢 制 物 体 与 周 围 环 境 之 间 的 对 流 传 热 系 数 h=1 4 0 W/m2。试 用 集 总 参 数 法 计 算钢 制 物 体 温 度 达 到 1 2 0 时 所 需 要 的 时 间。已 知 钢 制 物 体 的 物 性 参 数：=1 6.3 W/(m K)，=7 8 1 7

17、 k g/m3，C=4 6 0 J/(k g K)。解：3140 3.2 100.02716.3hRB i 0.1可 以 用 集 总 参 数 法 计 算。(4 分)0hAfc Vft tet t2 34 4 1400.024337817 460 6.4 104hA h dl hd c V c dc l(4 分)则0.0 2 4 3 31 2 0 1 5 03 0 1 5 0e 5 7 s(4 分)3、（2 2 分）温 度 为 3 5，密 度30.1174 kg/m 的 空 气 以 6 m/s 的 速 度 流 过 边 长 为 3 0 c m的 正 方 形 平 板 表 面。如 果 平 板 表 面

18、温 度 保 持 2 5 0 不 变，试 计 算 该 平 板 的 散 热 量。(对 层 流 有：1 13 20.6 6 4 R e P r N u；对 紊 流 有：10.83(0.0 3 7 R e 8 7 0)P r N u；空 气 在 温 度 为 tm=1 0 0 时 的 物 性 参 数 为：52.1 9 1 0/()k g m s,0.0 3 2 1/W m K，P r=0.6 8 8；空 气 在 温 度 为 tm=2 0 0 时 的 物 性 参 数 为：52.6 1 0/()k g m s,0.0 3 9 3/W m K，P r=0.6 8。解：空 气 的 定 性 温 度 0m i n

19、out1 1t(t t)35 250 142.5 C2 2，此 时 的 物 性 参 数 为:52.3 4 9 1 0/()k g m s,0.0 3 4 7 4/W m K,P r=0.6 8 5(5 分)50.1 1 7 4 6 0.3R e 8 9 9 6.32.3 4 9 1 0u l 5 1 05，属 层 流 流 态。(5 分)1 1 1 123 3 2 20.03 4740.66 4 R e P r 0.6 64 89 96.3 0.68 5 6.42 9(/)0.3h W m Cd(6 分)2()6.429 0.3 250 35 124.4whA t t W(6 分)4、（2 4

20、分）两 表 面 积 都 为 A 的 平 行 无 限 大 平 板 1 和 2，均 为 漫 射 灰 表 面，其 表 面 发 射 率 均为，当 两 表 面 温 度 不 等 时：(1)计 算 两 无 限 大 平 板 之 间 的 辐 射 传 热 量。(2)如 果 在 两 无限 大 平 板 之 间 插 入 n 块 遮 热 板，试 计 算 此 时 两 无 限 大 平 板 之 间 的 辐 射 传 热 量。解：(1)无 遮 热 板 时1 21,21,21 1 1b bE EA X A A 对 两 个 无 限 大 的 平 板 来 说1,21 X，(4 分)1 2 1 21,21 1 1 21b b b bE E E EAA A A(6 分)1 2 n 3(2)有 n 块 遮 热 板 时，1 21,21 21 21 1 1 1 1(2)1(1)(1 2)2(1)(1)b bb bb bE EnA A A A AE EAnE EAn 1 21,2 1,2121(1)(1)b bE EAnn(4 分)(6 分)(4 分)