吉林大学汽车工程学院本科课程考试试卷
考试课程与试卷类型：工程传热学A 姓名： 学年学期：2008-2009-2 学号： 考试时间：2009-06-02 班级： 一、填空题（每空1分，共10分） 1．
2．导热微分方程是所有导热物体的温度场都应该满足的通用方程，它是根据 和 建立起来的，直角坐标系中一维常物性导热微分方程的形式是 。 3．角系数的三个性质分别是 、 、 。 4．集总参数法中时间常数的定义是?c? 。 5．试写出右图所示的三个非凹灰体表面构成的系统当中， 角系数X1,2? 。 二、判断题（每题1分，共5分） 1．肋效率越大越好（ ）
2．“水自然对流表面传热系数”的实验当中形成的自然对流是一个有限空间的自然对流（ ） 3．温度场中等温线不可相交、不可中断（ ） 4．
5．只有黑体符合兰贝特定律。（ ） 三、简答题（共23分）
1．说明“伸展体换热特性实验”的实验当中如何判断稳定状态？（3分） 2．写出雷诺数和格拉晓夫数的定义形式，并说明二者的相同点和不同点。（6分）
3．试说明在大空间饱和沸腾曲线当中临界热流密度（烧毁点）是如何定义的？对工程有何意义？（4分）
4．请绘制在换热器中冷热流体水当量相等时（即qm1c1?qm2c2）顺流流动和逆流流动的温度分布图。（4分） 5．
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四、计算题（共52分，计算结果保留到小数点后2位）
1．设地表温度为10oC，后受冷空气侵袭使地表温度降为-15oC并维持不变，确定这种条件下地面下1m处温度降为0oC时共需几天？土壤物性为??2050kg/m3，
??0.52W/(m?K)，c?1840J/(kg?K)，高斯误差函数表如下所示。（10分）
? erf(?) 0.52 0.53790 0.56 0.57162 0.60 0.60386 0.64 0.63459 0.68 0.66378 2．
3．已知逆流换热的换热面积为22m2，传热系数为110W/?m2?K?，冷流体和热流体的入口温度分别为10oC和78oC，冷流体和热流体的水当量分别为qm2c2?2kW/K、
qm1c1?1kW/K，试用效能-单元数法计算冷热流体的出口温度分别是多少？（10分） 注：逆流换热器的效能计算公式为
???qmc?min??????1?1?ex?p??NTU????qc?mma?x???? ?? ??qmc?min???qmc?min?????1?1?ex?p??NTU???qmc?max???qcmma?x????4．压力为大气压的20oC的空气，纵向强制流过一块长320mm、温度为40oC的平板，流速为10m/s。如平板的宽度为1m，求平板与空气的换热量为多少？（12分）
物性参数如下：20oC时，??2.59?10?2W?m?K?，??15.06?10?6m2/s，Pr?0.703
40oC时，??2.76?10?2W?m?K?，??16.96?10?6m2/s，Pr?0.699
5．一小块温度Ts?400K的漫射表面悬挂在温度Tf?2000K的炉子中。炉子表面是漫灰的，且发射率为0.25。悬挂表面的光谱发射率如右图所示，试确定该表面的发射率。（10分）
?T/?m?K 1000 1100 1200 1300 0.00432 1400 0.00779 0.00032 0.00091 0.00213 Fb(0??) 五、实验题（共10分，计算结果保留到小数点后2位） 在稳态平板法测导热系数的实验当中，所测平板的厚度为15mm，表面积为0.09m2。已知两个稳定状态点所测的参数如下：
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实验次数 加热器的加热功率P(W) 平板低温面温度t1(℃) 平板高温面温度t2(℃) 1 2 18 36 20 25 35 40 试通过此实验数据确定导热系数和温度间的函数关系，即???0(1?bt)的表达式。
吉林大学汽车工程学院本科课程考试
参考答案与评分标准
考试课程：工程传热学 学年学期：2008-2009-2 试卷类型：A 考试时间：2009-06-02 一、填空题（每空1分，共10分）
?t??t???1. 膜状、珠状 2. 能量守恒定律、傅里叶定律、 2???c?x?c3. 相对性、完整性、可加性 4.
2?A?A2?A3?cV 5. 1 hA2A1二、判断题（每题1分，共5分）
1. × 2. × 3. √ 4. × 5. × 三、简答题（共23分）
1.答：首先把实验台的标尺固定在伸展体的某一部分，调整电位差计令电位差计检流计的指
针为零，稍等片刻后观察检流计指针变化，如果依然为零则判断已达稳定状态，否则没有达到稳定状态，还需继续等待。 （3分） 2.答：雷诺数为Re?ul?，格拉晓夫数Gr?g??tl3?2； （2分）
相同点——都为两种力的比值，即流体流动过程当中动力与阻力的比值，可以判断流
体流动的流态； （2分）
不同点——Re?惯性力浮升力应用于强制对流当中，Gr?应用于自然对流。 （2分）
粘滞力粘滞力【第 3 页 共 3 页】
3.答：对于依靠控制热流体密度来改变工况的加热设备，一旦热流密度超过峰值，工况将沿
过qmax点的虚线跳至稳定膜态沸腾线，壁面过热度将猛增至近1000℃，可能导热设备的烧毁（2分），所以必须严格监视并控制热流密度，确保在安全工作范围之内（2分）。 4.答：
每图（2分）
5.答：形
数（2分）、热阻阻值（2分） 【第 1 页 共 4 页】
四、计算题（共52分） 1.解：此为半无限大物体的模型
?式（2分）、热阻个
t?tw??x? ??erf?? （3分）
?0t0?tw?2a??0?(?15)?x? ?0.6?erf?? （1分）
10?(?15)?2a??x?0.6 （2分）
2a? ? ?查表可得 ?a??0.52??0.138?10?6m2/s （2分） ?c2050?1840221?x?1?1? ???? ????58天 （2分）??6?1.2?a?1.2?0.138?102.解：根据能量守恒定律?Q??U （2分）
(i)(i)tN(i)?1?tN?Ahtf?tN 单位时间内热量变化=A? （4分） ?x???t 单位时间内内能变化=mc??N,i(i?1)(i)tN?tN1 （2分） ???A?x?c2??2h??2a???2a??(i?1)(i)? tN ?tN?1????tf （2分）2???c?x?x?c?x??3.解：NTU?kA110?22 ??2.42 （2分）
?qmc?min1000
?qmc?min?1/2?0.5
?qmc?max???qmc?min????1?exp???NTU??1?????qc?1?exp???2.42??1?0.5??mmax????? ?? ??0.82 （2分）??qmc?min???qmc?min???1?0.5exp???2.42??1?0.5??1?exp??NTU??1????qmc?max???qc?mmax????? ????qmc? ?t1''?t1'?'min1?t ?t??0.82?1000??78?10??557W60 （2分）
'2【第 2 页 共 4 页】
?55760 ?78??22.24oC （2分）
qm1c11000?55760 ?10??37.88oC （2分）
qm2c220001?tw?t???1?20?40??30oC （1分） 22''' t2?t2?4.解：定性温度为tm? 查物性参数表可得??2.675?10?2W?m?K?，??16.01?10?6m2/s，Pr?0.701（3分） ?Re?ul??10?0.320?2?105 （2分） ?616.01?10 ?Nu?0.664Re12Pr13 （2分） ?h?Nu???0.664?20000012?0.70113?2.675?10?2/0.32?22.05W/(m2?K) （2分） l ???hA(tw?tf)?22.05?1?0.32??40?20??141.12W （2分） 5.解：?s???0??sEb?d?Eb310?E?d???0.7E?d?????0b1b13?30.5Eb?d?Eb （3分）
? ?0.7Eb?d?Eb??0.5?3Eb?d?Eb
?0.7Fb(1?3)?0.5Fb(3??)?0.7Fb(1?3)?0.5?(1?Fb(0?3)) （2分） ?0.7?(Fb(0?3)?Fb(0?1))?0.5?(1?Fb(0?3)) （2分）
)?0.5?(1?0.214)?0.53 （3分） ?0.7?(0.214?0.0129
五、实验题（共10分） 解：因为?m?P1q?，q?，且tm?(t1?t2) （3分）
2A2t1?t2 则由状态1知，?m1P?18?15?10?3 ???0.1W/(m?K) （1分）
2A(t1?t2)2?0.09??35?20)?11(t1?t2)?(35?20)?27.50C （1分） 22 tm1? 则由状态2知，?m1?3P?【第 3 36?15?10页 共 4 页】 ?0.2W/(m?K) （1分） ??2A(t1?t2)2?0.09??40?25)?11(t1?t2)?(40?25)?32.50C （1分） 22 由两点确定一条直线可知此直线方程为 ???0.45?0.02t （3分）
tm1?
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考试课程与试卷类型：工程传热学A
姓名：
学年学期：2009-2010-2 学号： 考试时间：2010-06-17 班级： 一、单项选择题（每空2分，共10分）
?gr?v??l??v??3?v1．h?0.62? ?为膜态沸腾表面传热系数计算公式，式中物性参数?l（ ）
??vd?tw?ts??1A. 根据ts查饱和液体物性参数表 B. 根据?tw?ts?查饱和液体物性参数表
21C. 根据ts查饱和蒸汽物性参数表 D. 根据?tw?ts?查饱和蒸汽物性参数表
2142．在稳态导热中，决定物体内温度分布的是（ ）
A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 3．下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响？（ ）
A. 雷诺数 B. 普朗特数 C. 努谢尔特数 D. 格拉晓夫数 4．单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（ ）
A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 光谱辐射力 D. 投入辐射 5．热传递的三种基本方式为（ ）
A. 导热、热对流和传热过热 B. 导热、热对流和辐射换热 C. 导热、热对流和热辐射 D. 导热、辐射换热和对流换热
二、判断题（每题2分，共10分）
1．任意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率 （ ） 2．当无限大平壁的某一表面绝热，另一面处于被流体加热或冷却的过程时，与流体接触表面处的平壁的
dt最大 （ ） dx3．在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数不一定增加 （ ） 4．A1X(1?2),3?A1X1,3?A1X2,3 （ ） 5．肋片导热过程中随着肋效率增加，肋片换热量也逐渐增加 （ ） 三、简答题（每题4分，共20分）
1．维恩位移定律为?mT?2.9?10?3m?K，温度T的黑体发射的辐射能的波长是否为?m？为什么？（4分）
2．欲增强空气-水换热器传热应从哪个环节入手？为什么？（4分） 3．试写出如右图所示的无内热源时位于平直边界上的节点（m,n）离散方程形式？（4分）
4．确定对流换热系数的微分方程组包括什么方程？（注：只需写出方程名称，无需写出方程形式）（4分）
5．按照换热器操作过程可以将换热器分为几种类型？各是什么？（4分） 四、实验题（共10分）
1．“大空间空气自然对流”实验中测试的参数有几个？各是什么？（4分）
2．“水自然对流表面传热系数的测定”实验中实验装置中为何装有冷却管？（3分） 3．“稳态平板法测定绝热材料的导热系数”实验中为何要在试件上方放置四个重块？（3分） 五、计算题（共50分，计算结果保留到小数点后2位）
1．对于如右 图所示结构，设所有内表面均是??0.6的漫射体，温度均为500K，试计算从小孔向外辐射的能量。（10分）
2．室温为10℃的大房间中有一个直径为15cm的烟筒，烟筒长15cm，水平放置。求烟筒的平均壁温为110℃时每小时的对流换热量？（10分）
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已知：准则方程为Nu?0.48?Gr?Pr?0.25，适用范围为Gr?106～1.3?1013
10℃的空气物性参数为：??0.0236W/(m?K)，??12.43?10?6m2/s，Pr?0.712 60℃的空气物性参数为：??0.029W/(m?K)，??18.97?10?6m2/s，Pr?0.696 110℃的空气物性参数为：??0.033W/(m?K)，??24.29?10?6m2/s，Pr?0.687 3．一只初始温度为30℃的苹果放入温度为1℃的冰箱中，假若苹果在冰箱中的表面传热系数
h?10W/(m2?K)，苹果的??4W/(m?K)，a?1.4?10?7m2/s，当量直径为60mm，试问苹果中心温度降至2℃所需多少秒？（10分）
4．在一套管式换热器中，油的进、出口温度分别为40℃和l00℃；水的进、出口温度分别为180℃和l40℃。求换热器的对数平均温差，并绘制出相应的温度分布曲线？（13分） 5．试用热阻分析法推导出通过单层圆筒壁的传热过程中总传热系数的计算公式（以管外侧表面为基准）。已知：圆筒壁的内外径分别为di、do，导热系数为?，内外表面与流体的表
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面传热系数为hi、ho，内外表面流体的流体温度分别为tfi、tfo，且tfi?tfo。（7分）
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参考答案与评分标准
考试课程：工程传热学 学年学期：2009-2010-2 试卷类型：A 考试时间：2010-06-17 一、选择题（每空2分，共10分）
1.A 2.B 3.B 4.A 5.C 二、判断题（每题2分，共10分）
1. × 2. √ 3. √ 4. × 5. × 三、简答题（每题4分，共20分）
1.答：不一定 （1分）
?m只是对应于任意温度下最大光谱（单色）辐射力时的辐射波长，而温度T的黑体发
射的辐射能的波长应该是全波段 （3分） 2.答：欲增强空气-水换热器传热应从空气侧着手 （1分）
空气侧的热阻在总热阻中占主要地位，它具有改变热阻的最大潜力，因此，欲强化传
热，应设法降低空气侧的热阻。 （3分） 3.答：?tm?1,n?tm,n?x?y??tm,n?1?tm,n?xtm,n?1?tm,n?x????y?h??tf?tm,n??0
?y2?y2 左（1分） 上（1分） 下（1分） 右（1分）
4.答：连续性方程（质量守恒方程）、动量守恒方程、能量守恒方程、换热微分方程
（各1分）
5.答：3种、间壁式、混合式（直接接触式）、蓄热式 （各1分） 四、实验题（共10分）
1.答：三个（或6个）、室内气温、试件壁温（或4个试件壁温）、加热器功率 （4分） 2.答：由于容器空间较小，造成产生自然对流后，容器内上方水温较高，为了满足大空间自
然对流中大空间的流体温度应该是固定温度，不应受热壁面影响，因此采用冷却措施使（即冷却水管）。 （3分） 3.答：为了减小测试试件与冷却水套和电加热器之间的空气的导热热阻（接触热阻）。（3分） 五、计算题（共50分，计算结果保留到小数点后2位） 1.解：设小孔换热面积为A2，内向总表面积为A1，则
2 A2??r22?3.14?0.0162?8.04? 共 4 页】 10?4 m【第1 页
A1??r12??d2H??r12?r22?3.140.022?0.04?0.04?0.022?0.0162?6.73?10?3m2 X2,1?1，?A1X1,2?A2?8.04?10?4 （3分） ??1?0.6且?2?1 （1分） ?1,2?????????T14?T24?1??11??21???1A1A1X1,2?2A2 （3分）
5.67?10?8?5004?04?2.64W （2分） ?
1?0.611?1???3?40.6?6.73?108.04?108.04?10?4?? 代数过程 （1分）
t??tw1??10?110??60℃ 222.解： 定性温度为tm? 对应的空气的物性参数为??0.029 W/(m?K)，??18.97?10?6m2/s （2分）
g?l3?t9.8??0.15??110?10?3?62 则求得Gr??2??18.97?10???273?60?0.25?2.76?107或3.25?107 （2分）
因此Nu?0.48??Gr?Pr??h?31.8??0.48??2.76?107?0.696?0.25?31.8或33.1
0.029?6.15或6.4W/(m2?K) （2分） 0.15 因此水平烟筒的散热量为
Q?3600 ?dlh?tw?t???3600?3.14?0.15?15?6.15?100?162.78或156.42kJ （3分） 代数过程 （1分） 3.解：首先检验是否可用集总参数法。
hd10?0.06??0.025?0.03 （2分） Bi? 6?6?4故可以采用集总参数法。
??a ??c ??c?【第 2 页 共 4 页】
?a （2分）
??c??cVhA??d6ha
又
??t?t????cV???exp?????exp????0t0?t?hA????c?? ? （3分）??????clnt?t?t?t??d4?0.062?1??ln??ln?96208.45s?26.72h ?7t0?t?6hat0?t?30?16?10?1.4?10 （2分）
代数过程 （1分）
'''4.解： 水为热流体，油为冷流体，则t1'?180oC，t1''?140oC，t2?40oC，t2?100oC
''' ?(t1'?t1'')?40oC?(t2?t2)?60oC
?(qmc)1?(qmc)2 （1分）
当换热器为顺流时，温度分布曲线如右图所示
?tm,顺??tmax??tmin （3分）
?tmaxln?tmin'''(t1'?t2)?(t1''?t2) ? 't1'?t2ln'''t1?t2?(180?40)?(140?100)140?40100???79.82OC （2分）
180?40140ln3.5lnln140?10040当换热器为逆流时，温度分布曲线如右图所示
?tm,逆??tmax??tmin
?tmaxln?tmin’''''(t‘1?t2)?(t1?t2) ? 't1'’?t2ln'‘t1?t’2(140?40)?(180?100)100?80?140?40100【第 3 lnln页 共 4 页】
180?10080 （2分）
20??89.63OCln1.25? 图片 （各2分） 代数过程 （1分） 5.解：热阻分析图 （2分）
??tfi?tfo （2分）
do111?ln?Aihi2??ldiAohoAo(tfi?tfo) （1分） ?Ao1Aodo1?ln?Aihi2??ldihoAo(tfi?tfo) ?do1dodo1?ln?dihi2?diho k?1do1dodo1?ln?dihi2?diho （2分）
吉林大学汽车工程学院本科课程考试试卷
考试课程与试卷类型：工程传热学B
姓名：
学年学期：2011-2012-2 学号：
考试时间：2012-06-08 班级： 一、单项选择题（每空2分，共10分）
1．脱模后热铸件在空气中冷却时处于何种边界条件（ ） A. 第一类边界条件 B. 第三类边界条件 C. 第二类边界条件 D. 绝热边界条件
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2．热电偶测气体温度时，其热接点可近似看成球形，如果热电偶的时间常数不变，当气流与热接点之间还有辐射换热，此时热电偶接点直径（ ） A. 不变 B. 减小 C. 增加 D. 无法确定 3．下列哪种说法不正确（ ）
A. 导热和对流两种热量传热方式只有在物质存在的条件下才能实现 B. 一切实际物体的辐射能力都小于黑体 C. 热对流过程必然伴随着热传导
D. 传热过程越强烈，传热系数越大，反之则越小 4．一维非稳态无限大平板的无量纲过余温度比
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?与下列哪项无关（ ） ?0A.Fo B.Bi C.x/? D.Nu 5．对黑体有?mT?2.8976?10?3m?K，它是最早由（ ）提出的 A.维恩 B. 兰贝特 C. 斯蒂芬 D. 普朗克
二、判断题（每题2分，共10分）
1．任何条件下有限厚度平板导热计算都不能采用半无限大平板计算 （ ） 2．发射率的定义式为??E，此式成立的前提条件是实际物体和黑体的温度相同 （ ） Eb3．随着肋效率高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后肋片导热热流量反而会下降
（ ）
4．在凝结换热过程中，当蒸汽流动方向与液膜向下流动同方向时，表面传热系数减小 （ ） 5．火力发电厂中冷却塔属于间壁式换热器 （ ） 三、简答题（每题4分，共20分）
1．绘制大容器饱和沸腾曲线，并说明共分为几个区域？各区域有何特点？ 2．绘出4个灰体表面构成闭合系统的辐射传热等效网络图。 3．写出直角坐标系中二维非稳态无内热源的导热微分方程形式。
4．试说明在其它条件完全相同情况下，为什么层流时一个细长圆柱水平放置的表面换热系数大于竖直放置的表面换热系数？（注：层流时大空间自然对流准则方程为
Nu?C?Gr?Pr?0.25，其中C为常系数）
5．列出附图所示的等截面直肋的稳态导热过程中节点2、3的离散方程（2点位于肋高的中心位置），其中肋高为4cm，肋厚为1cm，肋片导热系数为?，且无内热源，。
四、实验题（共10分）
1．在“稳态平板法测定绝热材料的导热系数”实验中共需测量什么参数？（2分） 2．在“空气自然对流表面传热系数的测定”实验中共测定几个试件壁温？为什么这样布置？（4分）
3．在“水自然对流表面传热系数的测定”的实验中试件是处于大空间自然对流还是有限空间自然对流？并说明原因。（4分）
五、计算题（共50分，计算过程保留到小数点后3位，计算结果保留到小数点后2位） 1．针对流体管内受迫对流的换热过程进行实验测试，获得如下数据：
Nu 40 120 Re 5000 20000 Pr 2 4 采用Nu?CRenPrm的关系式来整理数据，并取m?0.5，试利用威尔逊法确定公式中的常数C和n。（11分）
2．在一根外径为100mm的热力管道外包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为
0.05W/(m?K)，另一种为0.1W/(m?K)，两种材料的厚度都取为50mm。试比较把导热系
数小的材料紧贴管壁及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中绝热层内、外表面的总温差保持不变。（12分）
3．一排气管的排气温度可用热电偶来测量（如图所示），热电偶接点发射率0.5，排气管壁温为200℃，热电偶指示温度为 400℃，气体和热电偶总表面传热系数为200W/(m2?K)，求气体的实际温度？（11分）
4．确定图中角系数X1,2。（6分）
'5．欲采用某逆流套管式换热器进行冷、热水的热量交换。已知热水进口温度t1?200oC，热
'''水出口温度t1?100oC，冷水进口温度t2?30oC，冷、热水的质量流量分别为
qm1?0.1kg/s，qm2?0.2kg/s，比热容均为c?4.2kJ(kg?K)，总传热系数（2）冷k?980W/(m2?K)，总传热面积A?0.5m2。试确定（1）该换热器所交换的热量；却水的出口温度；（3）对数平均温差；（4）传热单元数NTU；（5）效能?。（10分）
吉林大学汽车工程学院本科课程考试
参考答案与评分标准
考试课程：工程传热学 学年学期：2011-2012-2 试卷类型：B 考试时间：2012-06-08 一、选择题（每空2分，共10分）
1. B 2.C 3. B 4.D 5.A 二、判断题（每题2分，共10分）
1. × 2. √ 3. √ 4. × 5. × 三、简答题（每题4分，共20分）
1.答：共分为四个区域，即对流沸腾、核态沸腾、过度沸腾、膜态沸腾。
对流沸腾特点：温差很小，表面换热系数很小，符合自然对流换热性能； 核态沸腾特点：温差较小，表面传热系数很大，换热性能很好； 过度沸腾特点：是一非稳定的状态。
膜态沸腾特点：温差很大，换热性能同膜状凝结比不如后者。 （3分） 图形如下所示 （1分）
2.答： （4分）
3.答：
?t??????x????t??x??????t??y?? ???y???4.答： ?Nu?hll3?t?，Gr?g??2
当其它条件相同时由准则方程Nu?C?Gr?Pr?0.25可知h?l?0.25 细长圆柱水平放置时特征长度l为细长圆柱外径
细长圆柱竖直放置时l为细长圆柱长度 因为细长圆柱外径??细长圆柱长度
则h水平?h竖直 5.答：令?z?1则2点：1???t1?t22?1???t3?t22?2?2?h?tf?t2??0 ??t0?t22???t3?t22?4h?tf?t2??0 3点：1???t2?t32?2?h?tf?t3??1?h?tf?t3??0 ??t2?t32?3h?tf?t2??0
4分） （2分） （2分） （2分） （2分）（
四、实验题（共10分）
1.答：功率表功率、试件高温温度、试件低温温度 （2分） 2.答：4个壁温 （1分）
为了消除边界条件影响和不同位置换热差异，令壁温更具备代表性，减小实验误差
（3分）
3.答：是大空间自然对流 （1分）
因为试件上形成边界层没有与其他壁面对流边界层产生干扰。 （3分） 五、计算题（共50分，计算结果保留到小数点后3位） 1.解： ?Nu?CRenPrm且m?0.5 ?Nun?CRe 0.5Pr 分别对上式两边取对数，则
?Nu? ?lg?0.5??lgC?nlgRe，即为线性方程Y?lgC?nX （5分）
?Pr? 根据实验数据可得
Y ?Nu?lg?0.5? ?Pr?X lgRe ?40?lg?0.5??1.452 lg5000?3.699 ?2??120?lg?0.5??1.778 lg20000?4.301 ?4? 则线性化处理后，可得lgC??0.545，n?0.54，即C?0.29或0.28
则准则方程为Nu?0.29Re0.54Pr0.5 （6分） 2.解：令热力管道长度为单位长度，且导热系数大的材料为A，导热系数小的材料为B A紧靠壁面时，每米长绝热层总热阻为
?d2??d3?1??? ??R?1?ln???ln???2??A?d1?2??B?d2?1 ?11?200??300?ln?ln????
2?3.141?0.05?100?2?3.141?0.1?200?1 （4分） ?2.207?0.645?2.85m?K/W或17.922?lB紧靠壁面时，每米长绝热层总热阻为
??R??1?d2?22ln??????1d3???B??d12??ln???d??
A2? ?1?200?12?3.141?0.1ln??100???2?3.141?0.05ln??300??200??
?1.103?1.291?2.39m?K/W或15.0412?l 因为假设温差一样，所以散热量之比等于热阻的反比，即
?2??R???1??1?R?2.852.39?1.92 2 因此保温效果不相同。
这种影响对于平壁影响不存在。 3.解： 下标g、c、w分别表示气体、热电偶、壁面
对于热电偶，根据能量守恒定律（热平衡方程）可得，
与壁面的辐射换热?与气体的对流换热 与壁面的辐射换热??cAc?Tc4?Tw4? 与气体的对流换热?hAc?tg?tc? ?cAc??Tc4?Tw4??hAc?tg?tc?
?0.5?5.67????400?273?4?200?273?4?????????100?200??tg?400?
???100??? ?tg?421.98oC或694.98K 4分） 2分） 2分） 2分）
3分）
3分）
3分）
（（ （（（（（4.解：作辅助面，如图所示 （3分）
由于2表面和辅助面都为无限大平面，而且1物体为凸体，因此1发出的辐射能全
部落在辅助面和2表面上。同时，图示中相对于1物体而言，辅助面和2表面呈对称分布，因此1发出的辐射能落在辅助面和2物体上各占一半，即X1,2?0.5 （3分）
'''5.解： （1）??qm1c1t1 ?t1?0.1?4200??200?100??42000W或45452.4W （2分）
??''''' （2）??qm2c2t2 ?t2?0.2?4200?t2?30?80oC （2分）
???? （3）?tm??tmax??tmin(200?80)?(100?30)50???92.76oC （2分）
?tmax200?80120lnlnln100?3070?tmin （4）NTU?kA980?0.5 ??1.17或1.078 （2分）
?qmc?min0.1?4200?t （5）??
'max''t1?t2?t''??200?100 ?0.59 （2分）
200?30吉林大学汽车工程学院本科课程考试试卷
考试课程与试卷类型：工程传热学B
姓名：
学年学期：2010-2011-2 学号： 考试时间：2011-06-16 班级： 一、单项选择题（每空2分，共10分） 1．Bi??的极限条件可以代表（ ）
A. 第一类边界条件 B. 第三类边界条件 C. 第二类边界条件 D. 绝热边界条件
2．某流体在两根几何尺寸完全相同的圆管内受迫流动换热，一管保持壁面温度均匀并恒定不变，另一管保持壁面热流密度均匀并恒定不变。若两管内流体的Re和Pr分别相等，此两管内的换热现象是（ ）
A. 相似的 B. 不相似的 C. 可以相似也可以不相似 D. 无法确定 3．下列哪个准则数反映了浮升力和粘滞力的影响（ ）
A. 雷诺数 B. 普朗特数 C. 努谢尔特数 D. 格拉晓夫数 4．当外径为d2的管道采用保温措施时，应当选用临界热绝缘直径dcr为（ ） A. d2?dcr B. d2?dcr C. 无法确定 D. d2?dcr 5．在同温度条件下，下列材料中导热系数最大的是（ ）
A. 纯铜 B. 纯铁 C. 黄铜 D. 天然金刚石 二、判断题（每题2分，共10分）
1．对流换热过程中热边界层大于速度边界层时Pr大于1 （ ） 2．雪的反射特性较好，吸收特性较差 （ ） 3．常温下呈红色的物体表示该物体在常温下红色光的光谱发射率较其它单色光（黄、绿、蓝等）的光谱发射率高 （ ） 4．在工程上，常将材料导热系数随温度的变化关系表示成线性函数???0?1?bt?，式中?0是0℃时材料的导热系数 （ ） 5．等截面直肋导热过程中随着肋高的增加，肋效率降低 （ ） 三、简答题（每题4分，共20分）
1．试利用传热的理论解释一下为什么白天看到远处楼房的窗子为黑色？ 2．采用热电偶测量温度随时间变化剧烈的气体温度时，在热电偶材料一定的条件下，热电偶节点的直径应该小一些还是大一些？为什么？ 3．试说明不凝结气体对凝结换热和沸腾换热各有什么影响？为什么？ 4．根据图中常物性、二维稳态导热问题的网格布置形式，用热平衡法建立0节点的离散方程。
tf?tmax??max? tmax?tf?ch?mH??tf??0
tf?t0ch?mH??0?hP??ch???AH?c??
?800?800?300 ?718.46oC （5分）
ch??100?0.1??10??80?2??40.1???（2）冷却介质所带走的热量
???Acm?0th?mH??80?2?10?4?25??800?300?th?25?0.1??197.32W 2.解： ∵q1kg/s、t'\'\m1?6060?1?120℃、t1?50℃、t2?30℃、t2?40℃、
k?80W/(m2?K)
∴??qm1cp?'1t1?t''1??1?1.009?103??120?50??70.63kW
?t?120-40???50?30?m,逆?120?40?43.28oC ln50?30??0.9，则平均温差?tm????tm,逆?0.9?43.28 ???kA?tm
??70.63?103?Ak?t??20.4m2 m80?43.283.解：设大房间为物体3，则A3??A1、A2
?1??3??0，即3为黑体 3A35分）
5分）
5分）
（ （ （ ?A1X1,2?A2X2,1且A1?A2
?X2,1?X1,2?0.4
X2,3?1?X2,1?1?0.4?0.6
X1,3?1?X1,2?1?0.4?0.6
R1??11??A?1?0.2.2?0.1?40m?2 110 R1??22??1?0.4?0.1?15m?2? 2A20.4 R212?1A?1?0.4?25m? 1X1,20.1R113??1?16.67m?2AX1?0.6 11,30.R123?A?1?16.67m?2 2X2,30.1?0.6E?T?4?527?4?100???5.67??273??100???23224.32W/m2b1?C0?144Eb2?C?T??227?273?20?2?100???5.67???100???3543.75W/m
?R?R11?11?R2
R?12R13?R235分）
（
?40?111?2516.67?16.67?15?69.29m?2
?1?Eb1?Eb223224.32?3543.75 ??284.03W （5分）
69.29?R1t?t1t?t14.解：1点：0???x51???y21?h?y?tf?t1??0 （3分）
2?y2?x2 5点：?12?xt1?t5?y??12?xt9?t5?y???xt6?t5?y?h?y?tf?t5??0 6点：??xt2?t6?y???xt10?t6?y???yt5?t6t?t?x???y76?x?0 5.解：d??I热流bd?dAcos??EbdA?r2dAcos? ?1?1000?41.0??41?5.67??10?100??12?4?0.022cos60?2.84?10?4W 四、实验题（共15分） 解：??IV?50?1?50W
??tw1?tw2lnd
2d12??l?t1w2?tw1???lnd2d?50?50?ln54?0.1?48.82o2??l2?3.14?15C tm?12?tw2?tf??12?48.82?40??44.41oC ???0.64W/(m?K)，??0.61?10?6m2/s，Pr?3.97，?V?4.17?104K?1
4分）
3分）
5分） 5分） （ （（ （???h?dl?tw2?tf?
?h??50?dl?t?w2?tf?3.14?0.005?0.1??48.82?40??3610.79W/(m2?K)
?Nu?hd?310.79?0.005?0.64?28.21
Gr?gl3?V?t?9.8?0.0053?4.17?10?4??48.82?40??20.612?10?12?12108.24
?lgNu?lg28.21?1.45
lgGr?Pr?lg12108.24?3.97?4.68 n?lgNu1?lgNu2lg(Gr?Prlg(Gr?1.45?168?5??1.41
11)?2?Pr2)4.lgC?lgNu?nlg(Gr?Pr)?1.45?1.41?4.68?8.05 C?1.12×108
Nu?1.12?108(Gr?Pr)?1.41 10分）（5分） （