北京工业大学传热学II真题及答案.pdf

北京工业大学历年研究生入学考试试题及详细参考答案851传热学II 目录北京工业大学2000年研究生入学考试试题.1北京工业大学2000年研究生入学考试试题参考答案.3北京工业大学2001年研究生入学考试试题.7北京工业大学2001年研究生入学考试试题参考答案.9北京工业大学2002年研究生入学考试试题.13北京工业大学2002年研究生入学考试试题参考答案.15北京工业大学2003年研究生入学考试试题.19北京工业大学2003年研究生入学考试试题参考答案.22北京工业大学2004年研究生入学考试试题.27北京工业大学2004年研究生入学考试试题参考答案.30北京工业大学2005年研究生入学考试试题.37北京工业大学2005年研究生入学考试试题参考答案.40 北京工业大学2006年研究生入学考试试题.48北京工业大学2006年研究生入学考试试题参考答案.50北京工业大学2007年研究生入学考试试题.57北京工业大学2007年研究生入学考试试题参考答案.59北京工业大学2010年研究生入学考试试题.67北京工业大学2010年研究生入学考试试题参考答案.69北京工业大学2011年研究生入学考试试题.75北京工业大学2011年研究生入学考试试题参考答案.77北京工业大学2012年研究生入学考试试题.84北京工业大学2012年研究生入学考试试题参考答案.86北京工业大学2013年研究生入学考试试题.90北京工业大学2013年研究生入学考试试题参考答案.93北京工业大学2014年研究生入学考试试题.100 北京工业大学2015年研究生入学考试试题.102852传热学II考试大纲.104北京工业大学近四年硕士研究生0807及0852复试分数线.1052015年动力工程专硕（08056）初试录取人员成绩汇总表.1062015年动力工程复试成绩汇总表.1072015年动力工程及工程热物理初试录取人员成绩汇总表.1092015年动力工程及工程热物理复试录取人员成绩汇总表.111历年真题考察重点汇总笔记.102 权威北京工业大学传热学II、工程热力学考研真题资料，订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 3 北京工业大学2000年研究生入学考试试题科目代码： 851 科目名称： 传热学II请将答案做在答题纸上，在试卷上做解答按零分处理。一.简答题（每题6分，共30分）1.试推导圆管的临界热绝缘直径的表达式。2.写出Bi,Re,Gr,Pr的准则表达式，并揭示其物理意义。3.管内紊流强迫对流换热时，流速增加一倍，其他条件不变，对流换热系数如何变化。管径缩小一半，体积流量等其他条件不变，对流换热系数如何变化。4.在大气压下将同样的两滴水滴在表面温度分别为120和400 的铁锅上，试问滴在哪种锅上的水先被烧干，为什么？5.近十年来，地球气温逐年上升，有人认为是工业生产生成的大量 2CO、 2SO等气体排入大气造成的，试从传热学的角度对这种观点做出解释。二.计算题（每题10分，共70分）1.试推导有均匀分布内热源（强度为，单位为w/m 3),变导数系数的无限大平壁稳态导热的导热微分方程。2.圆管壁外半径r0,内半径ri，外表面与内表面的温度分别是t0和ti(t0大于ti），为常数，试导出其温度分布的表达式。共2页第1页 权威北京工业大学传热学II、工程热力学考研真题资料，订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 4 科目代码： 851 科目名称： 传热学II3.初温相同的金属薄板、细圆柱体和小球（材料均为紫铜）放在同一种介质中加热，如金属薄板的厚度、细圆柱体的直径、小球的直径相等，表面传热系数相同，求把它们加热到同样的温度所需的时间之比。4.用单元体热平衡法推导内热源强度为的二维稳态导热内部节点的差分方程。5.两个面积相同的黑体表面任意地放置于同一个绝热包壳中。假定黑体的温度分别为T 1和T2，试画出该辐射传热系统的网络图，并导出绝热包壳表面温度T3的计算式。6.换热器中，一种流体由过热蒸汽冷却到过冷液体，另一种流体无相变，试画出两种流体的沿程变化，此时换热器的平均传热温度差如何计算。7.厚的平壁的一侧被红外辐射加热，投射强度为G，平壁的表面发射率为，导热系数，周围环境温度t f,壁面到周围环境的换热系数是a,求稳态时收红外线辐射壁面温度tw1 共2页第2页 权威北京工业大学传热学II、工程热力学考研真题资料，订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 5 北京工业大学2000年研究生入学考试试题参考答案科目代码： 851 科目名称： 传热学II一.简答题1.解：设圆管的长度为L，圆管的内径为d1，外径为d0，管内流体温度为t1，管外流体温度为t2，管内外对流系数分别为h1和h2。则散热量 021011 21021011 21 1211 )(12 11 dhddIndh ttLLdhddInLLdh tt ，又临界热绝缘直径处散热量最大，即 0 0 ddd则有： 012 1 2020 dhd 解得 20 2hd 即为热绝缘直径2.答：（1） hlBi 表示物体内部导热热阻与外部换热热阻的比值。（2） vulRe 表示惯性力与粘性力之比的一种量度。（3） 23 taglGr v 表示浮升力与粘性力之比的一种量度。（4） aPr 表示动量扩散能力与热量扩散能力的一种量度。3.答：管内紊流强迫对流换热关联式 nfffNu PrRe023.0 8.0则对流换热系数： ddNuh nffff PrRe023.0 8.0 ，又 vudf Re 。则有： dvudh nff Pr)(023.0 8.0当流速增加一倍其他条件不变时， fnff hdvudh 8.08.0 2Pr)2(023.0 即对流系数增加2 0.8倍。当管径缩小一半时，体积流量和其他条件不变时，即共5页第1页 权威北京工业大学传热学II、工程热力学考研真题资料，订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 6 科目代码： 851 科目名称： 传热学II22 4)2( dquudq vv 则 udqu v 4)5.0( 4 2 因此fnff hdvudh 8.18.0 221 Pr)4(023.0 即对流系数增大21.8倍。4.答：120的水先烧干。原因如下：在大气压下，两滴水分别在120和400的铁锅上，当水达到沸腾时，其过热度分别为20和300。在20的过热度下沸腾时处于核态沸腾，热流密度q1比较大，而在300的过热度下沸腾时处于稳定膜态沸腾，反倒其热流密度q2相对q1要低，即120时铁锅上的水容易蒸干。5.答：该观点正确，因为CO 2、SO2是三原子气体，三原子气体具有很强的辐射本领，由于CO2、SO2对光波的吸收具有选择性，它对红外波段（3mm)可以大部分到达地球表面，而地球上一般物体所辐射的红外波段范围内的热辐射则大量被这些气体吸收，且吸收过程在整个大气层中进行，地表热量无法散发到宇宙中去，致使地球温度逐年上升。（同2002.一.6）二计算题1.解：无限大平壁稳态导热可视为一维稳态导热，设无限大平壁面积为A,在一维方向则有：导入热量： dxdtAt x )( ，导出热量： dxdxd xxdxx 内热源生产热量: Adx由能量守恒有： dxxx Adx 即 Adxdxdxd x 其中 )(.)()( 22dxtdtdxdtdxtdAdx dxdtAtddxd x 将式代入式有： AdxdxtdtdxdtdxtdA )(.)( 22解得： 0)(.)( 22 dxtdtdxdtdxtd 即为其微分方程。 共5页第2页 权威北京工业大学传热学II、工程热力学考研真题资料，订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 7 科目代码： 851 科目名称： 传热学II2.解：由题意可知，圆管壁导热为无内热源、稳态导热。其导热微分方程为： 0)(1 drdtrdrdr ，即 0)( drdtrdrd解得： 21 CInrCt 又由其边界条件有： 00 , ttrr ttrr ii 将代入则有： 2010 21 CInrCt CInrCt ii 解得： i iii ii InrrrIn tttC rrIn ttC )/( )/( 002 001 将式代入式有： iiiiii InrrrIn tttInrrrIn ttt )/()/( 0000 )/()/( 00 iiii rrInrrIn tttt 即为其温度分布表达式。3.解：对于材料为紫铜的导体，其导热系数相对较大，内部热阻较小，相对于外部散热热阻可忽略，近似可认为Bi0.1,因此可以采用集中参数法。则有： exp 0 ccVhA 其中 hclhAcV cc 。设金属板厚度、细圆柱体直径、小球直径都为d。求各导体加热到相同温度所需的时间之比，即求各自时间常数之比。金属板： hcdhcdhclcc 22/11 细圆柱体： hcdhcdhclcc 44/22 小球： hcdhcdhclcc 66/33 则： 2:3:6: 321 ccc ，即它们加热到同样温度所需时间之比为6:3:2。共5页第3页 权威北京工业大学传热学II、工程热力学考研真题资料，订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 8 科目代码： 851 科目名称： 传热学II4.解：如下图所示，对内部节点（i,j)应用热平衡，其中以导入单元为正。由能量守恒则有： 0 yxnmew ,则其内部节点差分方程为：0,1, ,1,1,1 yxyttx yttxxttyxtty jiji jijijijijiji 5.解：由题意可知，绝缘包壳为重辐射面，设黑体的温度分别为T 1和T2的黑体为1和2，绝缘包壳为3，则其传热系统网络图如下：其中 2,111 1XAR , 3,222 1XAR , 3,133 1XAR 又对J3利用基尔霍夫定律有：011 3,22 323,11 31 XA EEXA EE bbbb化简得： 3,23,1 23,213,13 XX EXEXE bbb ，又 4TEb ,则有： 3,23,1 423,2413,143 XX TXTXT ，化简得： 3,23,1 423,2413,13 XX TXTXT 6.解：以顺流为例，两种流体温度的沿程变化如下图所示。其中区为过热蒸汽区，为湿蒸汽区，为过冷水区。换热器各个区段的平均传热温差为： )/()( )()( 2121 21211 ttttIn tttttm )/()( )()( 2121 21212 ttttIn tttttm 共5页第4页 权威北京工业大学传热学II、工程热力学考研真题资料，订购热线 QQ:1084688581 易水制作，版权所有，盗版必究 9 科目代码： 851 科目名称： 传热学II )/()( )()( 2121 21213 ttttIn tttttm 由热平衡有： 332211 mmmm tkAtkAtkAtkA kA ttttIn ttttkAttttIn ttttkAttttIn ttttkAtm )/()( )()()/()( )()()/()( )()( 2121 212132121 212122121 21211 其中A=A1+A2+A3，A1、A2、A3分别为各段换热面积。6.解：由基尔霍夫定律可知，同温度下平壁对黑体的吸收率为。由热平衡可知，收红外线辐射壁面投入辐射等于其一侧向环境散热量及向另一侧 平壁散热量的和。则有： /1/1 11 a ttattG fwfw aaa aaatGt fw 注：壁面到环境的换热系数一般指复合换热系数（对流+辐射）订购热线 QQ:1084688581 共5页第5页