青 岛 科 技 大 学
二○一二年硕士研究生入学考试试题
考试科目：传热学
注意事项：1．本试卷共3道大题（共计23个小题），满分150分；
2．本卷属试题卷，答题另有答题卷，答案一律写在答题卷上，写在该试题卷上或草纸上均无效。要注意试卷清洁，不要在试卷上涂划；
3．必须用蓝、黑钢笔或签字笔答题，其它均无效。
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一、填空题（本题共12小题，每空1分，共计20分）
1、某物体温度分布的表达式为t=f(x,y,τ)，此温度场为 （几维）、 （稳态或非稳态）温度场。
2、当等温线图上每两条相邻等温线的温度间隔相同时， 可以直观地反映出不同区域导热热流密度的相对大小。
3、导热微分方程式是根据 定律和 定律建立起来的导热物体中的温度场应当满足的数学表达式。
4、工程上常采用肋片来 。
5、稳态导热过程的单值性条件有几何条件、 、 。
6、由于流动起因的不同，对流换热可以区别为 与 。
7、固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层称为 ，其厚度定义为 。
8、判断两个现象相似的条件是： ； 。
9、凝结有珠状凝结和膜状凝结两种形式，其中 有较大的换热强度，工程上常用的是 。
10、遵循兰贝特定律的辐射，数值上其辐射力等于定向辐射强度的 。
11、单位时间内投射到表面的单位面积上总辐射能为 ，单位时间内离开表面单位面积的总辐射能为该表面的 。
12、半径为R的半球内表面1和圆底面2组成封闭系统，则半球内表面对圆底面的角系数X1,2等于 。
二、分析回答题（本题共7小题，共计50分）
1、（4分）说明以下两式所描述的物理现象：
（1） （2）
2、（8分）试说明Bi的物理意义。Bi→0，Bi→∞各代表什么样的换热条件？有人认为，Bi→0代表了绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？
3、（6分）对管内强制对流换热，为何采用短管和弯管可以强化流体的换热？
4、（8分）在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土层的冻胀和融降问题，请解释原因。
5、（8分）什么叫临界热流密度？为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机？
6、（8分）什么是“温室效应”？为什么说大气中的CO2含量增加会导致温室效应？
7、（8分）有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。
三、计算题（本题共4小题，每题20分，共计80分）
1、野外工作者常用纸质容器烧水。设厚为0.2mm的纸的导热系数为0.9 ，水在大气压力下沸腾，水侧沸腾换热表面传热系数为2400 。容器用1100℃的火焰加热，火焰与纸面的表面传热系数为95 。若纸的耐火温度为200℃，试证明该纸质容器能耐火。
2、用热电偶测量气流温度时，通常热电偶接点可近似看成一个圆球体。已知气流与热电偶接点的h＝400W/(m2•K)，热电偶材料物性数据为c＝400J/(kg•K)，ρ＝8500kg/m3。热电偶接点的时间常数为τc ＝1s，试用集中参数法确定：
（1）热电偶接点的直径D；
（2）如果把初温为t0＝25℃的热电偶放在温度为t∞＝200℃的气流中，问当热电偶显示温度为t＝199℃时，其需要经历多少时间？
（3）此时热电偶吸收的总热量。
3、水流过长为10m的直管，入口温度为20℃，出口温度为40℃，管内径d＝20mm，水在管内流速为2m/s，求对流换热系数和平均管壁温度。
已知：30℃水的物性为λ＝0.618W/(m•K)，ν＝0.805×10－6m2/s，Pr=5.42，ρ＝995.7kg/m3，cp=4.17kJ/(kg•K)。管内紊流强制对流换热关联式为：Nu 。
4、一直径为0.8m的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面，发射率均为0.05，两容器表面之间是真空的，如果外层容器表面的温度为300K，内层容器表面温度为95K，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为2.13×105J/kg。
