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河北工程大学2022年考研真题:803传热学
考试科目代码:803
考试科目名称:传热学
适用专业:081404供热、供燃气、通风及空调工程;085906人工环境工程(含供热、通风及空调等)
一、简答题(共60分,每题10分)
1.由对流换热微分方程可知,该式中没有出现流速,因此有人得出结论:
对流换热系数h与流体的速度场无关。请判断该说法的正确性,并解释原因。
2.试叙述锅炉中的省煤器包含哪些换热环节。
3.简述导热问题常见的三类边界条件。
4.简述短管和弯管为何能够强化管内的强制对流换热。
5.晴朗的夏天,汽车在室外放置一段时间,有人进去开车发现车里面太热,为什么?
6.写出普朗特数、毕渥数和努塞尔特数的定义式并说明其物理意义。
二、名词解释(共30分,每题6分)
1.导热
2.辐射力
3.温度边界层
4.导热系数
5.集中参数法
三、计算题(共60分)
1.(15分)某建筑物的混凝土屋顶面积为A=20m2
2,厚度为δ1=140mm,混凝土导热系数为λ1=1.4W/m.K。冬季供暖室外计算温度为tf2=-10℃,冬季由屋顶形成的热负荷为Φ=3kW,室内空气和屋顶下表面之间的对流换热系数为h1=12.5W/m2.K,室外空气和屋顶之间的对流换热系数为h2=50W/m2.K。
(1)试计算屋顶内表面的温度tw1和室内空气温度tf1。
(2)要想使热负荷变为原来的一半,需要在屋顶外部敷设导热系数为λ2=0.05W/m.K时的保温材料厚度是多少?
2.(15分)体积流量为39m3/h的油,在冷油器中从t'1=56.9℃冷却到t''1=45℃。冷油器采用壳管式结构,管子为铜管,外径为15mm,壁厚1mm。流量为47.7t/h的冷却水从管侧流过,进口温度为t'2=33℃。油安排在壳侧。油侧的表面传热系数为h0=45W/m2.K,水侧的表面传热系数为hi=5850W/m2.K,已知油的物性参数为:ρ1=879kg/m3,c1=1.95kJ/kg.k,水的物性:c2=4.19kJ/kg.k,平均温差修正系数Ψ=0.97。试求所需传热面积(以外表面力为基准求传热面积,不考虑铜管的导热热阻和污垢热阻)。
3.(10分)两块平行放置的平板表面发射率均为0.6,其板间距远小于板的宽度和高度,且两表面温度分别为t1=427℃及t2=27℃。试确定:
1)板1的自身辐射;2)对板1的投入辐射;3)板1的反射辐射;4)板1的有效辐射;5)板2的有效辐射;6)板1、2间的辐射换热量。
4.(10分)一任意形状的物体,初始温度为t0,把它放置于温度为tf的流体中冷却,流体和壁面之间的表面传热系数为h,该物体的物性参数为ρ、c、λ,和流体接触的面积为A,体积为V,物体内部导热热阻可忽略,试建立该物体温度与时间之间的微分方程并求解之。
5.(10分)有一锅炉炉墙由三层组成,内层是厚δ1=230mm的耐火砖层,热导率λ1=1.10W/m.K;外层是厚δ3=240mm的红砖层,热导率λ3=0.58W/m.K;两层中间填有厚度δ2=50mm的保温层,热导率λ2=0.072W/m.K。已知炉墙内表面温度tw1=500℃,锅炉房内空气温度tt=30℃,空气和炉墙外表面之间的表面传热系数为h=10W/m2.K。不考虑锅炉外表面的辐射换热,试求通过炉墙的导热热流密度及红砖层的最高温度
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