东南大学
1995年攻读硕士学位研究生入学考试试题
1.直径100mm的蒸汽管道,绝热层外径250mm,若绝热层内外璧温度均不变而改用新的绝热材料(已知导热系数
λ=1λ/2,单
2
位体积价格
G=22G)。问价格相同时,但位管厂的热损失变化
1
是多少?
2.两个表面黑率的平行平板,其温度分别为
T与2T。板间辐射换
1
热,热在中间插入一块厚δ,导热系数λ,表面黑率ε的平板,问热流有什么变化?
3.空气在方管内作强迫对流紊流时,若流量增加一倍,问对流换热系数变化多少?压力损失多少?(阻力系数与雷诺数无关)4.设计一个采用瞬态导热理论测试材料热物性(如导热系数a)的实验装置。说明其工作原理与测试方法。
5.用裸露热电偶测量管中的气流温度,热电偶读数
t=170c?,已
1
知管壁温度
t=90c?,气流对热接点的对热换热系数
2
α=50c
/,接点表面黑率ε=0.6,试确定气流的温度。若考
m
w?2
虑热电偶导热的影响,则真实的温度应有何变化?
6. 流量为的907kg/h 水,通过长4.6m 的钢管,水温16c ?升高至
49c ?,钢管内壁温度66c ?。求钢管的内径。 水的物性:
东南大学1996年传热学研究生入学考试
一. 请设计一个存放液氮的金属容器,附上简图并加以说明(按传热学原理) 二. 导热微分方程
)(
2
2
2
2
22
z
T y
T x
T T ??+
??+
??=??ατ
的推导过程与条件
三. 请说明并比较换热器计算中的平均温压与传热单元数法。 四. 长铜导线置于温度为∞t 的空气中,已知导线的电阻值为
m
/10
*63.32
Ω-,密度为3
/9000m
Kg =ρ
,比热C
Kg J C
?=/386,直径
为2.2mm ,问当为8A 的电流通过及对流放热系数C
m W
*/1002
=α时,该导线的初始温升及其时间常数是多少? 五. 流量为h Kg
/10*11.03的水在直径为
50mm 的管内作强迫对流换
热,管内表面温度为50℃。试问水由25℃加热到35℃需要多长的圆管?
)*/174.4(C Kg KJ C
=
水的物性
六. 由表面1与表面
2两平行黑体表面组成的空腔,内有空气流过,进出口空气的平均温度为27℃,空气与热壁的对流换热系数为50W/C m *2,空腔是窄通道。表面1外侧绝热,表面2的温度为127C ,平均厚度m
1.0=δ
,C
m W
/5.17=λ
。其外侧被高温流体加热,
问表面3的稳态温度是多少?
东南大学
1997年传热学研究生入学考试
一. 简答题
1. 无限大平板在稳态导热时,有以下不同的温度分布曲线。已知平壁的导热系数为常数,试列出满足图示曲线的其他条件:
2. 空气横掠圆管时,对流换热的实验关联式为:n
ef
uf
CR N =,当流
速为零时,对流换热量是否为零?为什么?
3.两块大平板中间放置第三块平板,可起到减少辐射传热的作用,
故称第三块板为遮热板。
问:(1)遮热板位置移动,不在正中间,遮热板的效果是否受影响?
(2)如果遮阳板两表面的黑度不同,板的朝向会不会影响
遮热效果?
(3)若遮热板是有一定厚度的非金属板,与金属遮热板比较,
其遮热效果可能有怎样的变化?、
4..有一冷油器,用冷却水冷却变压器油,实验测得其传热系数K 有如图所示的特性,问:
(1) 该换热器的主要热阻在哪一侧?
(2)如果两种流体流速相差不多,你认为流体甲是水还是
油?为什么?
二.有一根半径为r 的发热长细圆杆,单位体积发热量?
Q ,导热系数
为
λ
。细杆的侧面和右端面温度为f
t 的流体对流换热 ,对流换
热系数为h 。 左端面的热流密度q 已知。试列出杆内温度变化
K
流体甲的流速 流体乙的流速
K
微分方程式既单值性条件(不必求解)。
三.进口温度为95C 的热水0.2m/s 的速度在外径为46mm内径为40 mm长度为100m的直管内流过。管壁的导热系数为s
λ
m
=/
W?
30
1管外包导热系数为s
λ的保温材料,若要求热水输送管
1.0
m
W?
=/
2
出水口的温度不低于85 C 保温层的外表面温度为50C 保温层的厚度至少为多厚?
水的物性
四,壁温为300k的大房间内,放置有直径为
d=200mm 圆盘电加热
1
器1,其上方有一直径为
d=400mm 的半球罩。圆盘的底部和侧面
2
被良好保温。已知如图盘的表面温度为1000k黑度为
ε=0.9. 半球
1
罩的表面温度为600k,
ε=0.5.不计对流换热求稳定状态下电热器的
2
所需的电功率,并画辐射网络图。(半球外侧不参与换热)
五.某板式换热器一侧为被冷却的油,其质量流量
1
G 每小时
10000C
Kg KJ C Kg p
./90.1,1
=。进口温度C t 134"1=,冷却水在传热面
的另一侧流动,进口温度为C 24,其质量流量 2
G 每小时
3000C
Kg KJ C Kg p
./186.4,2
=,两种流体逆向流动。已知其传热系
数C
m W K
?=2
/300,如忽落换热器的散热损失,求所需的传热面
积,并画出两种流体沿传热面积的温度变化图。
六.求壁面内直角处节点A 的节点方程。壁面外表面与流体(温度为f
t )对流换热,换热系数为1λ,壁面有内热源,内热源强度?
Q ,壁
面按二维稳态导热问题处理。(方程式不必整理)
东南大学
1998年攻读硕士学位研究生入学考试试题
一、简答题
1、简述数Bi的意义。在物体非稳态导热过程中,和两种情况对物体温度分布有什么影响?为什么?
2、室内有两块水平放置,面积很大的平板组成间隙很小的夹层。上下表面维持在恒温
T和2T,且1T〉2T,故有热流量从上平板传给下平
1
板,分析此热量传递过程,并写出稳态传热的计算。
3、气体在直管内强迫对流换热,在水平管外自然对流。蒸汽在垂直管外表面凝结换热,这三种换热过程中,管长对换热轻度的影响有何不同?为什么?
4、家利用平底铝锅烧开水,炉火温度远高于铝所耐受的高温,为什么铝锅不会烧坏?试解释其原因。如铝锅低的热流密度为20002
/m
W
,
你能否采用一些数据,演示性地估计一下清洁铝锅内外表面的温度(数据应尽量合理)。
5、有一块厚为δ的无限大平壁,两侧的流体温度分别为1
f t 和2
f t ,对
流换热系数分别为和1α和2α,平壁导热系数λ为常数,使这对下列条件,分别画出热流体到冷流体的温度分布曲线。 ⑴1
f t 〉2
f t ; 2α〉1α , 0/≈λδ
,内流热源强度Q=0
⑵1
f t =2
f t ; 1α〉2α 有均匀内流热源强度Q 〉0 6.两相互辐射的表面被第三个绝热表面包围时, ⑴绝热表面的存在与否,对净辐射换热12Q 有何影响?
⑵绝热表面的黑率大小,对12Q 有何影响? ⑶绝热表面的表面面积大小,对12Q 有何影响?
二、有一由导热系数分别为1λ和2λ的不同材料组成的复合长杆,求两材料的平直交接面上A 点的差分方程(不必整理)。
已知长杆横截面为直径d 的圆截面,温度为f
t 的流体横向掠过
长杆。对流换热系数为α,假设长杆内导热按轴向一维稳态处理,靠近节点温度用和表示,杆内无内热流。
三、一个功率为1000w 的薄型电热元件,其上部被覆盖以
1λ=0.2c
m w ?/,厚度10mm 的电绝缘材料,下部覆盖了导热系数
2λ=0.1c m w ?/,厚度
5mm 的电绝缘材料,这样构成的直径d=0.5m 圆
盘式加热器备选放置于空气温度为20c ?的环境中,已知上表面复合换热系数1α=20c m w ?2/,下表面符合换热系数2α=10c m w ?2/,薄片电热元件的厚度及整个装置的侧面散热量可忽略。试求出稳态时上下表面的温度2
w t 和1
w t 。
四、质量流量为180kg/h 的水在内径25mm 为,管壁温度60c ?为的直管内流过,求将水30从c ?加热50c ?到所需要的管子长度。
五、一个有两层同心圆柱壁(璧厚可不计)制成的保温瓶,两层壁间被抽成真空,内壁直径110mm ,外壁直径114mm ,两壁面黑率均为
0.1,瓶高300mm,外壁温度24c?,瓶内盛有热水,故内壁温度为70c?,忽略保温瓶两端部的散热。计算:
1、在上述状态保持稳态时的散热量。
2、若瓶内水温视均匀,热水从90c?冷却到70c?所需最短时间。
六、用一台逆流套管式换热器冷却润滑油,管内冷却水从16c?升到44c?,流量为30kg/s;热油入口温度100c?,出口温度降为58c?,传热系数为k=324c
/,有的平均比热为p C=2150c
w?
m
/。求:
kg
J?
1、油的流量。
2、所传的热量。
3、所需的传热面积。
附录:饱和水的热物理性质
东南大学
1999年攻读硕士学位研究生入学考试题
考试科目:传热学
一,简答题(本题共40分)
1.在计算长圆筒壁(无内热源)的稳态导热时,如果系数随温度线
性变化,是否可仍按常物性长圆筒壁导热公式计算,而式中导热
系数取两表面导热系数的算术平均值,为什么?
2.试述对流换热能量微分方程与固体导热系数微分方程的异同及相
互联系。
3.在流体外掠单管的换热过程中,如来流温度,来流速度及管子外
表面温度不变,在横掠,斜掠,纵掠三种情况中,哪种情况的对
流换热系数最大?为什么?(不必写出计算公式)
4.管内紊流强对流换热时,增大流速可增强传热,为使流速增大一
倍,可采用(1)管径不变,流量增大一倍,(2)流量不变,内径
缩小两种办法。如流体物性变化不大,哪一种方法对增大对流换
热系数更有利?
5.农用塑料薄膜覆盖的塑料大棚具有温室效应。试阐明温室效应的
原理。
二.有一大平壁厚度为δ,导热系数可作常数处理。已知左表面接受
性是热流密度
q,右表面维持均匀而恒定的温度w2t,平板内有均匀0
内热源,单位时间,单位体积的生成热为Φ,平板温度分面稳定。
(1)求温度沿空间坐标变化的函数关系式。 (2)已知
δ
=0.4m,
1.5/w m λ=?
℃ ,
w 2
t =40℃,
0q =5202
/w m
,Φ=1002/w m ,求板内最高温度。
(本题15分)
三.润滑油以114kg/h 的流量在管径为12.7mm 的直管内流动,油温从95℃被冷却到65 ℃,管子壁面温度为30 ℃,求所需的管长。(15分)
附:准则关联式 1.
0.8
0.4
0.023Re Pr f f t c R Nu εεε=
45
Re 10~1.210
f =? ,
Pr 0.7~120
f =
2.
1
0.14
31.86(R e Pr )(
)
f f f f
w
d N u l
μμ=
R e 2200
f <, 0.5~17000f P r =,
0.044~9.8
f w
μμ=
R e Pr )10f f
d l
>(
润滑油热物理性质 t ρ Cp
λ
610ν?
P r
℃ kj/kg.℃ W/m ℃ 2/m s 30 886.6 1.947 0.1423 153.2 1859 60 868.8 2.064 0.1396 38.4 493 80 857.4 2.148 0.1379 19.7 263
四.有一如图1所示的房间,天花板上装有均匀辐射加热器,外部绝
热,天花板维持恒定温度40℃地板温度为20℃四面墙中有三面为内墙,可称作绝热面,剩下一面墙为外墙,表面温度为12℃如所有表
面均为黑体,且已知地板对天花板的角系数为
120.28
X=,试画出稳态时各内表面间辐射换热的网格图,并求出辐射加热器的所需的功率及绝热墙内表面的温度。
五.有一台逆流式换热器,用压力Ps=5
3.6110
?Pa,温度Ts=140℃的水蒸气来加热冷水,饱和蒸汽流量G =120kg/h, 汽化潜热r=2144kj/kg, 在换热器的出口处,蒸汽已被冷却成t=55℃的过冷水。冷却水进口温度14℃,出口温度68℃,水的比热容均按Cp= 4.174kj/kg 计算。
如蒸汽凝结段传热系数为1802
/
w m?℃,水——水换热段传热系数为1002
/
w m?℃,不计散热损失,求换热器总传热面积,并画出流水温度沿程变化示意图。(示意图应正确反映出每种流体温度变化的趋势。本题15分)
东南大学
二OOO 位研究生入学考试题
考试科目:传热学
一.解释下列现象:(本题共25分,每题5分) 1,冰箱里结霜后,耗电量增加;
2, 某厂一条架空敷设的电缆使用时发现绝热层超温,为降温特剥去一层绝热材料,结果发现温度更高。
3, 某办公室由中央空调系统维持室内恒温,人们注意到尽管冬夏两季室内都是20℃,但感觉不同。
4, 大气中的 CO2 含量增加,导致地球温度升高。 5, 同样是-6℃的 气温,在南京比在北京感觉要冷一些。 二.半径为s γ 圆球,其热导率(导热系数)为λ单位体积发热量为Qr,浸在温度为tf 的 流体中,流体与球表面的对流换热系数为h, 求稳态时,(1) 圆球内的温度分布,(2)当0.1, 4.5/(s
m w m γλ==?
℃),
2
5000/v Q w m
=,215/(h w m =?℃),
20
f t =℃时,球内的最高温度。(本题
15分)
三.采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气速度。现测得铂丝直径d=0.1mm,
长10mm ,电阻为0.2Ω,通过的电流为1.2A,表面温度为200℃,已知
0.385
1/3
0.911Pr um em
m
R N =,空气的物性参数见下表,求气流的速度u ∞( 本题
15分)
附:空气的物性参数
t℃λ/(
m s P r
w m?℃) ν2/
20 2.592
10-
?0.703
10-
?21.46
110 3.272
10-
?0.687
?24.36
10-
200 3.932
10-
?0.680
?26.06
10-
四,用一裸露的热电偶测烟道内的烟气温度,其指示值为280℃已知烟道壁面温度为250℃热电偶的表面温度为0.9℃,与烟气的对
流换热系数为1002
/(
w m?℃)求烟气的实际温度。若烟气的实际温度为317℃,热电偶的指示值为多少?(本题15分)
五,一条供热管道长500m,架空敷设,管道内径为70mm,管内热
水与外部空气的总传热系数为1.82
/(
w m?℃)流量为1000kg/h,比热为4.168J/(kg.℃).若入口温度为110℃空气温度为—5℃求出口热水温度。(本题15分)
六,一长为H,宽为b,厚度为δ的铝板水平放置(b>>δ)长度方向两端温度均为
t,底部绝热,周围空气的温度为f t与铝板的对流传
o
热系数为h,设铝板的热导率为λ,求铝板的温度分布。(本题15分)
东南大学2001 传热学
一.简答题
1一蒸汽管道外包厚度相同的两种隔热材料,一种的导热系数较小,另一种的导热系数较大,从减小散热损失的角度考虑,应该把种包在外边?为什么?
2一块表面抛光的铝板和一块表面刷有白漆的铝板同时暴露于阳光之下,已知两块板对太阳辐射的吸收比相同,即a 1 =a 2 ,但发射率ε1<ε2。如果两块板处于热稳态且忽略对流的作用,哪个表面温度更高?为什么?
3采用平板导热仪测量液体的导热系数,通常要使热面在上,冷面在下,为什么?如果测量气体导热系数,还应考虑哪些因素?
4用铠装热电偶测量锅炉尾部烟气的温度,如果烟气中所含的粉尘增加,对测量结果有何影响?为什么?
5一无限大平壁一侧绝热,初始温度t0,从某一时刻开始起另外一侧浸入温度为t 1的流体中(t 0<t 1))试画出过程开始后到达稳态前任意三个时刻平壁内的温度分布。
6.一圆球和一正方体体积相同,材料都是紫铜,初始温度相同。如果同时放在空气中冷却,哪个冷却的快些,为什么/
7一逆流同心套管式换热器,加热介质和被冷却介质都是水,且流量相同,假如水的物性不发生变化,试画出冷水和热水的温度沿管长的变化曲线。
水蒸气在0.5×0.2m的垂直平板上凝结,该平板如何放置能使传热效
果更好些(假设液膜内是层流流动)?
二,计算题
1 有一个A,B两块材料组成相同的复合平壁,厚度分别为50mm和20mm导热系数分别为75w/(m ·K)和50 w/(m ·K)。A材料内部有体积发热强度为的1.5×106W/m3内热源。的左侧绝热,右侧与接触良好,B的右侧被水流冷却,水流温度为30℃,与B的传热系数为1000 w/(m2·K)。求(1)稳态条件下两块材料内的温度分布(2)两块材料两侧的温度
2.20℃的空气进入内径为12mm。壁温恒为200℃,的直管,入口空气的平均流速为25m/s。(1)使出口空气温度达到60℃,的管长是多少(2)如果直管改为相应的蛇型管,出口温度将如何变化?
3.直径200mm的圆盘电热器1的上方有一直径为400 mm的半球罩2,圆盘周围的环境温度为27℃,。且为真空,圆盘底部绝热且恰好位于半球底面上,已知t1=727℃,t2=227℃,
ε2=0.1,试画出辐射网络图并求加热器所需规律。
4空气加热器的传热系数为40 w/(m2·K),传热面积53m2,空气入口处温度2℃,,每小时流量为30吨,加热蒸汽150℃,
的饱和蒸汽,流出饱和水,试求空气加热器出口的温度和传热量。
东南大学
2002年攻读硕士学位研究生入学考试试卷
一 名词解释(20%) 1.接触热阻 2.对流换热 3.换热器 4.辐射力 5.传热系数 二 简答题、(24%)
1. 为强化传热,可采取哪些具体措施?
2. 简述影响传热系数的因素?
3. 黑体具体有什么样的性质? 三 计算题 (每题14分)
1. 一个厚度7cm 的平壁,一侧绝热,另一侧暴露于温度为30c ο
的流体中,内热源63
0.310/w m
φ
=?。对流换热表面的传热系数为,
2
450/()
w m k ?,平壁的导热系数为 18/()w m k ?。
试确定平壁中的最高温度及其位置。
2. 在一次对流换热实验中,10c
ο的水以1.6m/s的速度流入内径为28mm,外径为3 mm,长为1.5 m的管子。管子外面均匀的缠绕着电阻带作为加热器,其外还包有绝热层。设加热器总功率为42.05kw,通过绝热层的散热损失为2%,管材的导热系数为18w/(m k)
试确定:
(1)管子出口处的平均温度
(2)管子外表面的平均璧温
3.右图表示一个半球表面3,其黑度为
ε= 0.475,并且处于辐射平衡
3
中。被半球表面覆盖的圆盘的一半为灰体表面,记作表面1,其黑度为
ε= 0.35 ,温度1T= 555k,而圆盘的另一半表面即表面2为1
T=333k的黑体。半球的直径为0.3 ,试求:
2
(1)画出该系统的辐射网络图:
(2)计算表面1和2之间的辐射换热量;
4.室外横放的一根煤气管道,直径d = 150 mm,表面黑度和温度为
自动控制原理实验 实验报告 实验三闭环电压控制系统研究 学号姓名 时间2014年10月21日 评定成绩审阅教师
实验三闭环电压控制系统研究 一、实验目的: (1)通过实例展示,认识自动控制系统的组成、功能及自动控制原理课程所要解决的问题。 (2)会正确实现闭环负反馈。 (3)通过开、闭环实验数据说明闭环控制效果。 二、预习与回答: (1)在实际控制系统调试时,如何正确实现负反馈闭环? 答:负反馈闭环,不是单纯的加减问题,它是通过增量法实现的,具体如下: 1.系统开环; 2.输入一个增或减的变化量; 3.相应的,反馈变化量会有增减; 4.若增大,也增大,则需用减法器; 5.若增大,减小,则需用加法器,即。 (2)你认为表格中加1KΩ载后,开环的电压值与闭环的电压值,哪个更接近2V? 答:闭环更接近。因为在开环系统下出现扰动时,系统前部分不会产生变化。故而系统不具有调节能力,对扰动的反应很大,也就会与2V相去甚远。 但在闭环系统下出现扰动时,由于有反馈的存在,扰动产生的影响会被反馈到输入端,系统就从输入部分产生了调整,经过调整后的电压值会与2V相差更小些。 因此,闭环的电压值更接近2V。 (3)学自动控制原理课程,在控制系统设计中主要设计哪一部份? 答:应当是系统的整体框架及误差调节部分。对于一个系统,功能部分是“被控对象”部分,这部分可由对应专业设计,反馈部分大多是传感器,因此可由传感器的专业设计,而自控原理关注的是系统整体的稳定性,因此,控制系统设计中心就要集中在整个系统的协调和误差调节环节。 二、实验原理: (1)利用各种实际物理装置(如电子装置、机械装置、化工装置等)在数学上的“相似性”,将各种实际物理装置从感兴趣的角度经过简化、并抽象成相同的数学形式。我们在设计控制系统时,不必研究每一种实际装置,而用几种“等价”的数学形式来表达、研究和设计。又由于人本身的自然属性,人对数学而言,不能直接感受它的自然物理属性,这给我们分析和设计带来了困难。所以,我们又用替代、模拟、仿真的形式把数学形式再变成“模拟实物”来研究。这样,就可以“秀才不出门,遍知天下事”。实际上,在后面的课程里,不同专业的学生将面对不同的实际物理对象,而“模拟实物”的实验方式可以做到举一反三,我们就是用下列“模拟实物”——电路系统,替代各种实际物理对象。