武汉科技大学2019年工程传热学(A卷答案)

2019年全国硕士研究生招生考试初试自命题试题 科目名称：工程传热学（A卷□B卷）科目代码：849 考试时间：3 小时 满分150分 可使用的常用工具：□无 √计算器 □直尺 □圆规（请在使用工具前打√） A卷答案 一、填空题(共8小题，每小题2分，共16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：0.38-0.76、0.2-3。 (2分) 8. (2分) 土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20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。 第 1 页 共 5 页

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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 48分) 1、（8分）写出傅里叶数 Fo的定义式，并说明它的物理意义。 答：Foa2，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，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？ t't\" 答： tm t'ln\"t6、（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(66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30 cm，导热系数2.0 W/m℃，第二层材料参数：厚度54 cm，导热系数1.8 W/m℃，第三层材料参数：厚度6 cm，导热系数0.1 W/m℃。如果通过该三层壁面的导热量560W/m2，请问通过保温壁面的温降是多少？ 第 2 页 共 5 页

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解：λ1=2.0W/m℃, λ2=1.8W/m℃, λ3=0.1W/m℃ 由多层平壁导热公式得: qt112233 (5分) 可以得到温降为：560×（0.3/2.0+0.54/1.8+0.06/0.1） =588℃。 (3分) 2、（12分） 直径6.4 mm的一个钢制物体初始温度为30℃。将其突然置于温度保持为150℃的环境中，钢制物体与周围环境之间的对流传热系数 h=140 W/m2℃。试用集总参数法计算钢制物体温度达到120℃时所需要的时间。已知钢制物体的物性参数：λ=16.3W/(mK)，ρ=7817kg/m3，C=460J/(kgK)。 1403.21030.027＜0.1 解： Bi16.3hR可以用集总参数法计算。 (4分) ttft0tf ehAcVhAhdl4h41400.02433 (4分) 23dcVcd78174606.410cl4则 120150e0.02433 3015057s (4分) ∴ 3、（ 22分）温度为35℃，密度0.1174kg/m3的空气以6 m/s的速度流过边长为30 cm的正方形平板表面。如果平板表面温度保持250℃不变，试计算该平板的散热量。 (对层流有： Nu0.6Re2Pr3 ；对紊流有：Nu(0.037Re0.8870)Pr3 ； 空气在温度为 tm =100℃时的物性参数为：2.19105kg/(ms), 0.0321W/mK，Pr=0.688；空气在温度为 tm 111=200℃时的物性参数为：2.6105kg/(ms), 0.0393W/mK，Pr=0.68。 解：空气的定性温度tm11(tintout)35250142.50C，此时的物性参数为: 22第 3 页 共 5 页

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2.349105kg/(ms), 0.03474W/mK, Pr=0.685 (5分) Reul0.117460.396.3﹤5×105，属层流流态。 (5分) 52.34910dRe2Pr113h0.60.6110.0347496.320.68536.429(W/m2C) (6分) 0.3hA(twt)6.4290.3225035124.4W (6分) 4、（ 24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1,2Eb1Eb2 对两个无限大的平板来说X1,21，111AX1,2AA(4分)∴ 1,2Eb1Eb2EEb2 Ab111121AAA1 3 … n 2 (6分) (2) 有n块遮热板时， '1,2Eb1Eb211111n(2)(6分) AAAAAEb1Eb2A 1(n1)(12)AEb1Eb22(n1)(1)(4分) ∴ 1,2A'Eb1Eb211,2 (4分) 2(n1)(1)n1 第 4 页 共 5 页

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