2000年上海交通大学双学位传热学试题.pdf

“传热学”考试试卷( 卷)
2000 -------- 2001 学年第 2 学期
学号: 姓名: 班级: 成绩:
∂t ∂∂t 
相关公式:( A)直角坐标系下的一维导热方程: ρ c p = λ+ Q
∂τ∂x ∂x 
d 2 y ax 2 1 1
( B) = a ⇒ y = + c x + c (C ) dx = ln(ax + b) + c
dx 2 2 1 2 ∫ ax + b a 1
( D)当平板长度 L 大于临界长度 x c 时,整个平板的平均对流换热系数(表面传
1/ 2 4 / 5 4 / 5 1/ 3
热系数): Num= [ + (Re − Rec )]Pr
−1/ 5 7
( E)平板上湍流边界层阻力系数:c f = x (Rex ≤10 )
(F)由三个表面组成的封闭系统,其中任意两个表面(设为表面 1 和表面 2)的角
L1 + L2 − L3
系数为 X 1,2=
2L1

一、( 10 分)请回答下列问题:
1 简述上面方程(A)中各项的物理意义。
2 格拉晓夫数定义为 Gr= gl 3a∆t υ 2 ,简述其物理意义。
3 什么是漫灰表面?
4 换热器的定义是什么?按其操作过程分为哪三大类?
5 简述强化换热的原则。



二、二、( 15 分)图 2 给出了一个用于金属热处理的冷却系统,见图 2。在τ=0 时刻,
一个初温为 t 0 的小金属球被放置在冷却系统内,同时,冷却风扇开始工作,使得空气以
强制对流方式对小球进行冷却,环境温度为 t ∞,对流换热系数为 h。当小球温度降到 t f
时,风扇停止工作。忽略小球的导热热阻(即 Bi→ 0)。
金属球的其它条件:定压比热容 cp 、密度ρ、面积 A、体积 V。
1 试问,如果忽略小球表面的热辐射,其温度降到 t f 时需要多长时间(τf )?
2 这个冷却系统也可以用于冷却高能电阻器。此时,球状电阻器产生的热量近似为均
匀的内热源。为了准确计算电阻器温度随时间的变化,其与环境的辐射换热
不能忽略。假设电阻器可以看作黑体,环境温度仍然是 t ∞,试给出温度随时间变化
的控制方程(提示:根据能量守恒原理可知,电阻器内能的减少等于对流换热和辐
射换热之和减去内热源的生成热)。
三、(20 分)由两种不同材料组成的复合平板如图 1 所示,在垂直纸面方向无限大,忽
略接触热阻。

1 当左侧表面( )保持恒温 t 0 ,右侧表面( )暴露于温度为 t ∞、对流换热系
数为 h 的气流中时,计算通过复合平板的稳态热流密度 q(沿 x 方向)。
2 计算平板 A 和 B 分界面温度 t 1 。
3 假设导热系数,画出 x 从 0 到∞的温度分布趋势图(提示:t 0 可能大于 t ∞,也
可能小于 t ∞)。
4 当左侧表面绝热,而不是保持恒温时,计算稳态热流密度 q 及分界面温度 t 1 。
5 左侧表面绝热,同时,平板 A 内有一个均匀的体积热源时,试推导平板 A 内
的稳态温度分布 t(x)以及 t 1 (提示