北京工業(yè)大學傳熱學II真題及答案.pdf

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北京工業(yè)大學歷年研究生入學考試試題及詳細參考答案851傳熱學II 目錄北京工業(yè)大學2000年研究生入學考試試題...........................................1北京工業(yè)大學2000年研究生入學考試試題參考答案...........................3北京工業(yè)大學2001年研究生入學考試試題...........................................7北京工業(yè)大學2001年研究生入學考試試題參考答案...........................9北京工業(yè)大學2002年研究生入學考試試題.........................................13北京工業(yè)大學2002年研究生入學考試試題參考答案.........................15北京工業(yè)大學2003年研究生入學考試試題.........................................19北京工業(yè)大學2003年研究生入學考試試題參考答案.........................22北京工業(yè)大學2004年研究生入學考試試題.........................................27北京工業(yè)大學2004年研究生入學考試試題參考答案.........................30北京工業(yè)大學2005年研究生入學考試試題.........................................37北京工業(yè)大學2005年研究生入學考試試題參考答案.........................40 北京工業(yè)大學2006年研究生入學考試試題.........................................48北京工業(yè)大學2006年研究生入學考試試題參考答案.........................50北京工業(yè)大學2007年研究生入學考試試題.........................................57北京工業(yè)大學2007年研究生入學考試試題參考答案.........................59北京工業(yè)大學2010年研究生入學考試試題.........................................67北京工業(yè)大學2010年研究生入學考試試題參考答案.........................69北京工業(yè)大學2011年研究生入學考試試題.........................................75北京工業(yè)大學2011年研究生入學考試試題參考答案.........................77北京工業(yè)大學2012年研究生入學考試試題.........................................84北京工業(yè)大學2012年研究生入學考試試題參考答案.........................86北京工業(yè)大學2013年研究生入學考試試題.........................................90北京工業(yè)大學2013年研究生入學考試試題參考答案.........................93北京工業(yè)大學2014年研究生入學考試試題.......................................100 北京工業(yè)大學2015年研究生入學考試試題.......................................102852傳熱學II考試大綱........................................................................104北京工業(yè)大學近四年碩士研究生0807及0852復試分數(shù)線............1052015年動力工程專碩（08056）初試錄取人員成績匯總表.............1062015年動力工程復試成績匯總表........................................................1072015年動力工程及工程熱物理初試錄取人員成績匯總表...............1092015年動力工程及工程熱物理復試錄取人員成績匯總表...............111歷年真題考察重點匯總筆記.................................................................102 權威北京工業(yè)大學傳熱學II、工程熱力學考研真題資料，訂購熱線 QQ:1084688581 易水制作，版權所有，盜版必究 3 北京工業(yè)大學2000年研究生入學考試試題科目代碼： 851 科目名稱： 傳熱學II請將答案做在答題紙上，在試卷上做解答按零分處理。一.簡答題（每題6分，共30分）1.試推導圓管的臨界熱絕緣直徑的表達式。2.寫出Bi,Re,Gr,Pr的準則表達式，并揭示其物理意義。3.管內(nèi)紊流強迫對流換熱時，①流速增加一倍，其他條件不變，對流換熱系數(shù)如何變化。②管徑縮小一半，體積流量等其他條件不變，對流換熱系數(shù)如何變化。4.在大氣壓下將同樣的兩滴水滴在表面溫度分別為120℃和400℃ 的鐵鍋上，試問滴在哪種鍋上的水先被燒干，為什么？5.近十年來，地球氣溫逐年上升，有人認為是工業(yè)生產(chǎn)生成的大量 2CO、 2SO等氣體排入大氣造成的，試從傳熱學的角度對這種觀點做出解釋。二.計算題（每題10分，共70分）1.試推導有均勻分布內(nèi)熱源（強度為Ф，單位為w/m 3),變導數(shù)系數(shù)的無限大平壁穩(wěn)態(tài)導熱的導熱微分方程。2.圓管壁外半徑r0,內(nèi)半徑ri，外表面與內(nèi)表面的溫度分別是t0和ti(t0大于ti），λ為常數(shù)，試導出其溫度分布的表達式。共2頁第1頁 權威北京工業(yè)大學傳熱學II、工程熱力學考研真題資料，訂購熱線 QQ:1084688581 易水制作，版權所有，盜版必究 4 科目代碼： 851 科目名稱： 傳熱學II3.初溫相同的金屬薄板、細圓柱體和小球（材料均為紫銅）放在同一種介質中加熱，如金屬薄板的厚度、細圓柱體的直徑、小球的直徑相等，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同，求把它們加熱到同樣的溫度所需的時間之比。4.用單元體熱平衡法推導內(nèi)熱源強度為Ф的二維穩(wěn)態(tài)導熱內(nèi)部節(jié)點的差分方程。5.兩個面積相同的黑體表面任意地放置于同一個絕熱包殼中。假定黑體的溫度分別為T 1和T2，試畫出該輻射傳熱系統(tǒng)的網(wǎng)絡圖，并導出絕熱包殼表面溫度T3的計算式。6.換熱器中，一種流體由過熱蒸汽冷卻到過冷液體，另一種流體無相變，試畫出兩種流體的沿程變化，此時換熱器的平均傳熱溫度差如何計算。7.厚δ的平壁的一側被紅外輻射加熱，投射強度為G，平壁的表面發(fā)射率為ε，導熱系數(shù)λ，周圍環(huán)境溫度t f,壁面到周圍環(huán)境的換熱系數(shù)是a,求穩(wěn)態(tài)時收紅外線輻射壁面溫度tw1 共2頁第2頁 權威北京工業(yè)大學傳熱學II、工程熱力學考研真題資料，訂購熱線 QQ:1084688581 易水制作，版權所有，盜版必究 5 北京工業(yè)大學2000年研究生入學考試試題參考答案科目代碼： 851 科目名稱： 傳熱學II一.簡答題1.解：設圓管的長度為L，圓管的內(nèi)徑為d1，外徑為d0，管內(nèi)流體溫度為t1，管外流體溫度為t2，管內(nèi)外對流系數(shù)分別為h1和h2。則散熱量 021011 21021011 21 1211 )(12 11 dhddIndh ttLLdhddInLLdh tt ?? ???? ??? ?????? ，又臨界熱絕緣直徑處散熱量Ф最大，即 0 0 ??ddd則有： 012 1 2020 ?? dhd? 解得 20 2hd ?? 即為熱絕緣直徑2.答：（1） ?hlBi ? 表示物體內(nèi)部導熱熱阻與外部換熱熱阻的比值。（2） vul?Re 表示慣性力與粘性力之比的一種量度。（3） 23? taglGr v?? 表示浮升力與粘性力之比的一種量度。（4） a??Pr 表示動量擴散能力與熱量擴散能力的一種量度。3.答：管內(nèi)紊流強迫對流換熱關聯(lián)式 nfffNu PrRe023.0 8.0?則對流換熱系數(shù)： ddNuh nffff ?? PrRe023.0 8.0?? ，又 vudf ?Re 。則有： dvudh nff ?Pr)(023.0 8.0?①當流速增加一倍其他條件不變時， fnff hdvudh 8.08.0 2Pr)2(023.0 ??? ?即對流系數(shù)增加2 0.8倍。②當管徑縮小一半時，體積流量和其他條件不變時，即共5頁第1頁 權威北京工業(yè)大學傳熱學II、工程熱力學考研真題資料，訂購熱線 QQ:1084688581 易水制作，版權所有，盜版必究 6 科目代碼： 851 科目名稱： 傳熱學II22 4)2( dquudq vv ?? ??? 則 udqu v 4)5.0( 4 2 ??? ? 因此fnff hdvudh 8.18.0 221 Pr)4(023.0 ??? ? 即對流系數(shù)增大21.8倍。4.答：120℃的水先燒干。原因如下：在大氣壓下，兩滴水分別在120℃和400℃的鐵鍋上，當水達到沸騰時，其過熱度分別為20℃和300℃。在20℃的過熱度下沸騰時處于核態(tài)沸騰，熱流密度q1比較大，而在300℃的過熱度下沸騰時處于穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，反倒其熱流密度q2相對q1要低，即120℃時鐵鍋上的水容易蒸干。5.答：該觀點正確，因為CO 2、SO2是三原子氣體，三原子氣體具有很強的輻射本領，由于CO2、SO2對光波的吸收具有選擇性，它對紅外波段（λ3mm)可以大部分到達地球表面，而地球上一般物體所輻射的紅外波段范圍內(nèi)的熱輻射則大量被這些氣體吸收，且吸收過程在整個大氣層中進行，地表熱量無法散發(fā)到宇宙中去，致使地球溫度逐年上升。（同2002.一.6）二．計算題1.解：無限大平壁穩(wěn)態(tài)導熱可視為一維穩(wěn)態(tài)導熱，設無限大平壁面積為A,在一維方向則有：導入熱量： dxdtAt x )(???? ，導出熱量： dxdxd xxdxx ????? ?內(nèi)熱源生產(chǎn)熱量: Adx??由能量守恒有： dxxx Adx ?????? ? 即 Adxdxdxd x ??? ? ①其中 ])(.)([])([ 22dxtdtdxdtdxtdAdx dxdtAtddxd x ??? ?????? ②將②式代入①式有： AdxdxtdtdxdtdxtdA ???? ?])(.)([ 22??解得： 0)(.)( 22 ???? dxtdtdxdtdxtd ??? 即為其微分方程。 共5頁第2頁 權威北京工業(yè)大學傳熱學II、工程熱力學考研真題資料，訂購熱線 QQ:1084688581 易水制作，版權所有，盜版必究 7 科目代碼： 851 科目名稱： 傳熱學II2.解：由題意可知，圓管壁導熱為無內(nèi)熱源、穩(wěn)態(tài)導熱。其導熱微分方程為： 0)(1 ?drdtrdrdr ? ，即 0)( ?drdtrdrd解得： 21 CInrCt ?? ①又由其邊界條件有： ??? ?? ?? 00 ,, ttrr ttrr ii ②將②代入①則有：??? ?? ?? 2010 21 CInrCt CInrCt ii 解得：??????? ??? ?? i iii ii InrrrIn tttC rrIn ttC )/( )/( 002 001 ③將③式代入①式有： iiiiii InrrrIn tttInrrrIn ttt )/()/( 0000 ????? )/()/( 00 iiii rrInrrIn tttt ???即為其溫度分布表達式。3.解：對于材料為紫銅的導體，其導熱系數(shù)相對較大，內(nèi)部熱阻較小，相對于外部散熱熱阻可忽略，近似可認為Bi≤0.1,因此可以采用集中參數(shù)法。則有： ]exp[ 0 ccVhA ???? ?? 其中 hclhAcV cc ??? ?? 。設金屬板厚度、細圓柱體直徑、小球直徑都為d。求各導體加熱到相同溫度所需的時間之比，即求各自時間常數(shù)之比。金屬板： hcdhcdhclcc 22/11 ???? ???細圓柱體： hcdhcdhclcc 44/22 ???? ???小球： hcdhcdhclcc 66/33 ???? ???則： 2:3:6:: 321 ?ccc ??? ，即它們加熱到同樣溫度所需時間之比為6:3:2。共5頁第3頁 權威北京工業(yè)大學傳熱學II、工程熱力學考研真題資料，訂購熱線 QQ:1084688581 易水制作，版權所有，盜版必究 8 科目代碼： 851 科目名稱： 傳熱學II4.解：如下圖所示，對內(nèi)部節(jié)點（i,j)應用熱平衡，其中以導入單元為正。由能量守恒則有： 0???????????? yxnmew ? ,則其內(nèi)部節(jié)點差分方程為：0,1, ,1,,,1,,1 ???????? ???????????? ? ??? yxyttx yttxxttyxtty jiji jijijijijiji ?? ???5.解：由題意可知，絕緣包殼為重輻射面，設黑體的溫度分別為T 1和T2的黑體為1和2，絕緣包殼為3，則其傳熱系統(tǒng)網(wǎng)絡圖如下：其中 2,111 1XAR ? , 3,222 1XAR ? , 3,133 1XAR ?又對J3利用基爾霍夫定律有：011 3,22 323,11 31 ???? XA EEXA EE bbbb化簡得： 3,23,1 23,213,13 XX EXEXE bbb ??? ，又 4TEb ?? ,則有： 3,23,1 423,2413,143 XX TXTXT ??? ??? ，化簡得： 3,23,1 423,2413,13 XX TXTXT ???6.解：以順流為例，兩種流體溫度的沿程變化如下圖所示。其中①區(qū)為過熱蒸汽區(qū)，②為濕蒸汽區(qū)，③為過冷水區(qū)。換熱器各個區(qū)段的平均傳熱溫差為：① )]/()[( )()( 2121 21211 ttttIn tttttm ?? ?????② )]/()[( )()( 2"1"21 2"1"212 ttttIn tttttm ?? ????? 共5頁第4頁 權威北京工業(yè)大學傳熱學II、工程熱力學考研真題資料，訂購熱線 QQ:1084688581 易水制作，版權所有，盜版必究 9 科目代碼： 851 科目名稱： 傳熱學II③ )]/()[( )()( 212"1" 212"1"3 ttttIn tttttm ???????? ???????????由熱平衡有： 332211 mmmm tkAtkAtkAtkA ??????? kA ttttIn ttttkAttttIn ttttkAttttIn ttttkAtm )]/()[( )()()]/()[( )()()]/()[( )()( 212"1" 212"1"32"1"21 2"1"2122121 21211 ???????? ???????????? ?????? ?????其中A=A1+A2+A3，A1、A2、A3分別為各段換熱面積。6.解：由基爾霍夫定律可知，同溫度下平壁對黑體的吸收率為ε。由熱平衡可知，收紅外線輻射壁面投入輻射等于其一側向環(huán)境散熱量及向另一側 平壁散熱量的和。則有： ??? //1/1 11 ????? a ttattG fwfw ?? ? ?? ?? aaa aaatGt fw ?? ???? ][注：壁面到環(huán)境的換熱系數(shù)一般指復合換熱系數(shù)（對流+輻射）訂購熱線 QQ:1084688581 共5頁第5頁