三、计算题（本大题95分） 1. 一矩形保温柜的外保温层是双壁为镀银的夹层结构，夹层空隙很小。外壁内表面温度tw1为-10℃，内壁外表面温度tw2为90℃，镀银壁面的发射率为0.02。试计算（1）系统黑度（2）单位面积容器壁辐射换热的散热量。（15分） ?2.一具有内热源?，外径为ro的实心圆柱，向周围温度为tw的环境散热，表面传热系?数为h,试列出圆柱体中稳态温度场的微分方程式和边界条件，并对?为常数的情形进行求解。（20分） 3.换热器中热流体由300℃冷却至150℃，而冷流体由50℃被加热至100℃。该换热器的总换热量为2.25?105W，已知传热系数K?75W/(m2.K)，试计算①逆流时的对数平均温差，②加热器所需的面积？（15分） 4. 某圆筒壁内、外半径为R1与R2。内壁加入定常热流q ，外壁与温度为tf、 放热系数为h的流体接触。试求解过程处于稳态时壁内的温度分布。（20分） 5. 某平板边界层如图所示，以abcd为微元体，推导并整理出动量方程。（符号自拟，不要求最后求解结果，但需说明）（25分） 第 2 页（共 2 页）
西安交大2009年试题解析
简 述 题
传热学Heat Transfer1. 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？ ?c??VchA它反映了物体对温度变化动态响应的快慢V1?dA6Center of Thermal Fluids Science3/22 传热学Heat Transfer2. 下图示出了常物性、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点的有限差分方程（离散方程）式。（不需整理） ??y/2?t1?t0????x/2?t2?t0??x?y?x??y?t??t0??h2??x?y???04Center of Thermal Fluids Science4/22传热学Heat Transfer3. 有一集成电路板，板上有不同功率的发热元件。若此电路板竖直安装在野外大空间中（如图所示，g为重力加速度）。为了使大功率发热元件得到更好地冷却，请分析下列两种方案哪种更好，为什么？ （b）方案有利于大功率发热元件的散热，因为流体受热向上流动，此时大功率发热元件附近边界层较薄，表面传热系数较大。115W8W8W8W18Wg18Wg8W8W8W115W（a）Center of Thermal Fluids Science（b）5/22 传热学Heat Transfer4. 下图是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？ 左图是凝结管，利于表面张力和尖峰拉薄液膜，可以强化凝结传热；右图是蒸发管，有很多多孔结构，提供了汽化核心，可以强化沸腾传热。Center of Thermal Fluids Science1/22传热学Heat Transfer5. 如果管内湍流强制对流传热的实验关联式是在?/d?70的实验中得到的，试问在相同的换热条件?/d下，?40的情况能否应用上述关联式，为什么？ 不能直接用，应该考虑入口段边界层较薄、表面传热系数较大的特点，乘一个大于1的放大系数。Center of Thermal Fluids Science7/22传热学Heat Transfer6. 有一台液-液换热器，甲、乙两种介质分别在管内、外作强制对流换热，实验得出的传热系数与两种流体流速的变化情况如下图所示，试分析该换热器的改变介质甲的流速，可以强化介质甲侧主要热阻在哪一侧。 的对流传热，但对总传热系数并没有影 质 乙 的 流 速、 质 甲 的 流 速、 k 介k 介进 口 温 度 不 变 进 口 温 度 不 变 响，说明介质甲侧的热阻很小，可以忽略不计。而改变介质乙的流速，总传热?????????系数明显增大，说明介质乙侧的热阻较???????大，是主要环节。o 介 质 甲 流 速 1 u o 介 质 乙 流 速 u 2 8/22Center of Thermal Fluids Science