传热试卷
一、判断题（每题2分，共10分）
1、如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将提高（√）
2、同名准则数相等，两种现象必相似。
（×）
3、流体分别在较长的促管和习惯内做强制紊流对流换热，如果流速条件相等，则粗管内换热较大（√）
4、根据流体流动的起因不同，把对流换热分为层流换热和湍流换热（×）
5、沸腾的临界热流量q c是从不稳定膜态沸腾过渡到稳定膜态沸腾的转折点。
（×）
二、简答题（每题8分，共40分）
1、简述导热微分方程的三类定解条件
答：第一类：规定了边界上的温度；第二类：规定了边界上的热流密度；第三类：规定了物体与周围流体间的表面传热系数h及周围流体的温度。
2、试用简明语言说明边界层的特点及引入边界层的意义。
答：特点1）流动边界层厚度δ<<l 2)有层流紊流，且紊流区有层流底层3）边界层内的速度梯度很大4）分为主流层区和边界层去
意义1）缩小研究区域2）简化微分方程
3、使用特征数方程时应注意哪些问题
答：（1）特征长度应该按该准则式规定的方式选取（2）特征速度应该按规定方式计算（3）定性温度应该按该准则式规定的方式选取（4）准则方程不能任意推广到得到该方程的实验参数的范围以外。
4、简述沿热竖壁自然对流局部系数变化原因
答：层流厚度增加，h减小；逐渐变为湍流，h增加；旺盛湍流h几乎为常量5、非稳态导热正规与非正规的区别在哪里？请用文字和数学语言描述
答：正规温度分布受热边界条件的影响,
o
F≥0,.2；非正规温度分布受初始温度分布的影响,≤0.2
三、计算题（共50分）
1、（10分）一砖墙的表面积为12，厚为260mm，平均导热系数为1.5W/（m.K）。
设面向室内的表面温度为25℃，而外表面温度为-5℃，试确定次砖墙向外界散失的热量。
解：根据傅立叶定律有：
2、（12分）某一瞬间，一无内热源的无限大平板中的温度分布可以表示成
t 1=c
1
x2+c
2
的形式，其中c
1
、c
2
为已知的常数，试确定：
f
t o
F
2
m
W
t
A9.
2076
26
.0
5)
(
25
12
5.1=
-
-
⨯
⨯
=
∆
=
Φ
δ
λ
（1） 此时刻在x=0的表面处的热流密度
（2） 此时刻平板平均温度随时间的变化率，物性已知且为常数。
3、（14分）一热电偶热接点可近似地看成为球形，初始温度为250C ，后被置于温度为2000C 地气流中。
问欲使热电偶的时间常数热接点的直径应为多大？
以知热接点与气流间的表面传热系数为
，热接点的物性为：，，如果气流与热接点之间还有辐射换热，对所需的热接点直径有何影响？热电偶引线的影响忽略不计。
解：由于热电偶的直径很小，一般满足集总参数法，时间常数为：
故
热电偶的直径：
验证Bi 数是否满足集总参数法
故满足集总参数法条件。
若热接点与气流间存在辐射换热，则总表面传热系数h （包括对流和辐射）增加，由知，保持不变，可使V/A 增加，即热接点直径增加。
αδρλδττ
δρδλλλδδ
δ111001222)2(0)
1(2C cA A C d dt A q d dt cA C dx dt
q dx dt q x C dx
dt x x x x x ==⨯-=-=-==-=======则由能量平衡：
解：s c 1=τ)/(352K m W ⋅)/(20k m W ⋅=λ3/8500)/(400m kg k kg J c =⋅=ρ，hA cv c ρτ=m c h t R A V c 51029.10400850035013//-⨯=⨯⨯===ρm R d 617.01029.103225=⨯⨯⨯==-0333.00018.0201029.10350)
/(5<<=⨯⨯==-λA V h Bi v hA cv
c ρτ=c τ
4、（14分）、已知：一直管内径为2.5cm 、长15m ，水的质量流量为0.5kg/s ，入口水温为10℃，管子除了入口处很短的一段距离外，其余部分每个截面上的壁温都比当地平均水温高15℃。
求：水的出口温度。
并判断此时的热边界条件。
解：假使出口水温℃，则定性温度℃， 水的物性参数为。
因℃，
不考虑温差修正，则
，
, 。
另一方面，由水的进口焓，出口，得
热量。
，需重新假设，直到与相符合为止（在允许误差范
围内）。
经过计算得℃，。
这是均匀热流的边界条件。
50"=t ()
302305021"'=+=+=t t t f ()()42.5Pr ,/105.801,/618.06=⋅⨯=⋅=-s m kg K m W ηλ4
6
10317715.801025.01416.3105.044Re >=⨯⨯⨯⨯==μπd m 15=-f w t t 7.18042.531771023.04.08.0=⨯⨯=f Nu ()K m W d Nu h f ⋅=⨯==2/9.4466025.0618.07.180λ
()kW t t dl h f w 94.781515025.01416.39.44661=⨯⨯⨯⨯=-=Φπkg kJ i /04.42'=kg kJ i /3.209"=()
()kW i i m 67.8304.423.2095.0'"2
=-⨯=-=Φ12Φ>Φ"t 1Φ2Φ5.47"=t kW 4.7821=Φ=Φ。