西 安 建 筑 科 技 大 学
2024 年攻读硕士学位研究生招生考试试题
(答案书写在本试题纸上无效。考试结束后本试题纸须附在答题纸内交回) 共 4 页
考试科目: （812）传热学
适用专业: 供热、供燃气、通风及空调工程、建筑学、建筑与土木工程
一、分析简答题（共 8 题，每题 6 分，共 48 分） 1、一维无内热源、大平壁稳态导热的温度场如图 1 所示。试说明它 的导热系数 ? 是随温度增加而增加，还是随温度增加而减小？ 2、什么是时间常数？试分析测量恒定的流体温度时，时间常数对测 量精度的影响。 3、厚度为 ? ，导热系数为 ? ，初始温度均匀并为 t 0 的无限大平板， 两侧突然暴露在温度为 tf （ tf ? t0 ），表面传热系数为 h 的流体中。 图 1 试定性画出当 Bi ? h?????? 和 Bi ? 0 时平壁内部和流体层中温度随时间的变化曲线。 ?t 4、边界层中温度变化率 ?y 的绝对值何处最大？有人说，对于一定表面传热温差（ t f ? t w ）的同 种流体，可以用壁面处温度梯度绝对值的大小来判断表面传热系数的大小，你认为对吗？ 5、从改善散热角度，户外变压器外壳上的颜色应涂成深色还是 浅色？ 6、气体辐射有何特点，气体能看作灰体吗？ 7、有两根材料不同，厚度均为 2 ? 的等截面直肋 A 和 B，处于 相同的换热环境中，肋基温度均为 t0 ，肋端绝热。它们的表面 ? 均被温度为 t 图 2 ? ，表面传热系数 h 为常数的流体所冷却，且 ????1 现测得材料 A 和 B 内的温度分布如附图 2 所示，试分析材料?h 。 A 和 B 导热系数的大小 。
第 1 页 8、比较顺流式与逆流式换热器的优缺点。
二、推导证明题（共 2 题，每题 12 分，共 24 分）
1、如图 3 所示的二维、稳态、有均匀内热源 ??[W/m3
] 的导热体，导热系数 ??为常数。一侧边界受均匀热流
qw 的作用，试写出节点( i ， j ) 的离散方程。设
?x ???y 。
2、一厚度为 ??的大平壁，导热系数 ??为常数。平壁具有
图 3
均匀内热源 ??[W/m3
] 。平壁 x ??0 侧绝热， x ????侧与温度为 t f 的流体接触，表面传热系数为 h 。 试写出该稳态导热过程的完整数学描述，并推导出平壁内的温度分布表达式。 三、计算题（共 4 题，共 78 分）（计算所需查表的参数见最后页附录）
1、（18 分）有两块同样材料的平壁 A 和 B，已知 A 的厚度为 B 的两倍，两平壁从同一高温炉中取出 置于同一冷流体中淬火，流体与平壁表面的表面传热系数近似认为是无限大。已知 B 平壁中心点的 过余温度下降到初始过余温度的一半需要 12 min，问平壁 A 达到同样的温度需要多少时间？ 2、（20 分） 一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管外壁温度保持在 100℃，而初温为 25℃，质量流量为 0.8kg/s 的水从套管换热器的环形空间中流过，换热器外壳绝热良好。环形夹层 内管外径为 40mm，外管内径为 60mm，试确定把水加热到 55℃时所需的套管长度。不考虑温差修正。 3、（20 分）一半球型容器， r ??1m ， 底部的圆形面
积上有温度为 200℃的辐射表面 1 和温度为 40℃的吸
热表面 2（见右图 4），它们各占圆形面积之半。1,2 表
面均系灰表面，?1 ???2 ??0.8 。容器壁面 3 是绝热表面。 试画出其辐射换热网络图，并计算表面 1、2 间的净辐 射换热量和容器壁 3 的温度。
图 4
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西 安 建 筑 科 技 大 学 2024 年攻读硕士学位研究生招生考试试题 (答案书写在本试题纸上无效。考试结束后本试题纸须附在答题纸内交回) 共 4 页 3、水的的物性 t ??℃ kg/m3 20 998.2 995.7 992.2 983..1 971.8 958.4 cp kJ/(kg ? K) 4.183 4.174 4.174 4.179 4.195 4.220 4.250 4.287 4.346 4.417 4.505 ? ?102 W/(m ? K) 59.9 61.8 63.5 65.9 67.4 68.3 68.6 68.5 68.3 67.4 66.3 ? ?106 Pr m2 /s 7.02 5.42 4.31 2.99 2.21 1.75 1.47 1.26 1.10 1.00 0.93 m/s 1.006 0.805 0.659 0.478 0.365 0.295 0.252 0.217 0.191 0.173 0.158 2 考试科目: （812）传热学 适用专业:
供热、供燃气、通风及空调工程、建筑学、建筑与土木工程 30 40 60 80 4、（20 分）（计算所需物性见附录 2）一个同心套管式换热器中．热水和冷水的进口温度分别为 200℃ 和 35℃，热水和冷水的流量分别为 42 kg/h 和 84 kg/h ，热水和冷水的比热为 4.24kJ/(kg ??K) 和 4.18kJ/(kg ??K) 。假设传热系数为 180 W/(m2 ??K) (1) 该换热器所能达到的最大热流量是多少？ 100 (2) 若换热器的传热面积为 0.33 m并以逆流式工作，求流体的出口温度？ (3)若换热器以顺流式工作，且其长度很长，问对于所规定的进口状态，换热器能够达到的最 大可能的热流量是多少？此时换热器的效能为多少？ 附录： 2 120 943.1 140 160 180 200 926.1 907.0 886.9 863.0 1、管内受迫流动准则关联式： Nu ??0.023Re0.8 Pr0.4 (t ??t ) w f Nu ??0.023Re0.8 Pr0.3 (t ??t ) w f 适用范围： (l / d ) ??60 ， Re ??10， Pr ??0.7 ~ 160 适用范围： Re ??200 ， Pr ??0.48 ~ 16700 4 d ?Nu ??1.86 Re1/ 3 Pr1/ 3 ( )1/3 ( f )1/3 l ?w 2.换热器逆流布置的效能： C1 ??exp[?NTU(1 ??min )] Cmax ??? CC1 ??min exp[?NTU(1 ??min )] Cmax Cmax
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2024年西安建筑科技大学考研专业课真题812 传热学
