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2017 传热学考研大纲 考试形式和试卷结构 一、试卷满分及考试时间 试卷满分为 150 分,考试时间为 180 分钟。 二、答题方式 答题方式为闭卷、笔试。 三、试卷内容结构 导热问题约 25%;对流问题约 25%;辐射问题约 25%;传热过程与换热器约 25%。 四、试卷题型结构 试卷题型结构为: 解释概念 5 小题,每题 4 分,共 20 分; 单选题 10 小题,每题 1 分,共 10 分; 简答题 4 小题,每题 5 分,共 20 分; 计算题 5 小题,共 100 分。 传热学 一、绪论 考试内容 传热学的定义; 传热的条件; 热流量和热流密度的概念; 热量传递的三种基本方式及定义; 传热问题的分类;传热问题的求解方式; 热阻的概念和热阻叠加原则。 考试要求: 1.理解热传导、热对流和对流换热、辐射和辐射换热、传热过程、热阻概念; 2.理解热量传递的三种基本方式的内容和速率方程; 3.了解传热的条件和传热问题的求解方式; 4.掌握热阻的叠加原理及应用。 二、稳态热传导 考试内容 傅里叶定律; 导热系数的定义式及特点; 温度场、等温线、温度梯度、导温系数的概念; 导热微分方程式及定解条件; 几种典型几何形状物体的稳态导热求解方法。 考试要求 1.理解傅里叶定律的表示形式及应用条件; 2.了解导热微分方程的推导过程,理解单值性条件的分类; 3.理解导热系数、导温系数的概念和定义式; 4.掌握平壁导热和圆筒壁稳态导热求解过程和温度分布; 5.了解肋片和球壁稳态导热的求解方法和温度分布; 6.理解温度场、等温线、温度梯度的概念; 7.了解变截面、变导热系数导热问题的求解方法; 8.掌握用导热微分方程的简化形式进行稳态导热问题求解方法。 三、非稳态热热导 考试内容 非稳态导热过程的特点; 集中参数法的概念和应用; 一维非稳态导热的求解; Bi 数、Fo 数的定义式与物理意义。 考试要求 1.理解非稳态导热的概念和分类; 2.了解非稳态导热的特点; 3.理解一维非稳态导热问题数学描写和求解方法; 4.掌握 Bi 数、Fo 数的定义式及物理意义; 5.掌握集中参数法的概念和应用。 四、热传导问题的数值解法 考试内容 热传导问题数值解法的基本思想; 稳态导热问题数值解法的数学描写; 区域离散的概念; 单元体、节点、网格的概念; 离散方程的建立方法; 代数方程的求解方法; 非稳态导热的数值解法。 考试要求 1.了解数值解法的本质和求解步骤; 2.了解稳态、非稳态导热问题数值解法的数学描写; 3.了解区域离散的概念; 4.了解单元体、节点、网格的概念; 5.掌握用热平衡方法建立边界节点、边界角点和内部节点的有限差分方程的方法。 五、对流传热的理论基础 考试内容 对流换热的分类、主要特点和研究方法; 对流换热微分方程组; 牛顿冷却公式的表示方法; 表面传热系数的概念、定义式和影响因素; 流动边界层和热边界层的概念; 对流换热过程微分方程式; 特征数和特征方程; 对流换热问题的数学描写; 比拟理论的应用。 考试要求 1.理解对流换热的分类、主要特点和研究方法。 2.了解对流换热微分方程组。 3.理解对流换热问题的求解条件及分类。 4.掌握牛顿冷却公式的表示方法。 5.理解表面传热系数的概念和影响因素。 6.了解流动边界层和热边界层的概念。 7.掌握对流换热过程微分方程式。 8.理解 Re、Pr、Nu、Gr、St 数的定义式和物理意义。 9.了解比拟理论的应用。 六、单相对流传热的实验关联式 考试内容 相似原理与量纲分析法基本思想和研究方法; 同类现象的概念; 传热问题的基本量纲; 单相对流换热的准则函数式; 特征长度、定性温度和特征速度的概念; 管槽内强迫对流换热的实验关联式、边界条件、修正条件和表面传热系数的变化规律; 外部流动强迫对流换热的实验关联式、定性温度、表面传热系数的变化规律; 自然对流换热的准则函数式和实验关联式、特征长度和定性温度; Gr 数的定义式和物理意义; 自然对流换热的分类。 考试要求 1.了解相似原理和量纲分析法的实质; 2.了解同类现象的概念; 3.了解对流换热问题的基本量纲; 4.掌握单相对流换热问题的准则函数式; 5.掌握特征长度、定性温度和特征速度的概念及在准则方程应用时的具体表达形式; 6.理解管槽内强迫对流换热的实验关联式及边界条件和修正条件; 7.掌握管槽内强迫对流换热时表面传热系数的变化规律; 8.理解外部流动强迫对流换热的实验关联式和定性温度,掌握表面传热系数的变化规律; 9.理解自然对流换热的实验关联式、特征长度和定性温度; 10.掌握自然对流换热的准则函数式、Gr 数的定义式和物理意义; 11.了解自然对流换热的分类; 12.掌握用给定的实验关联式进行对流换热问题的计算。 七、相变对流传热 考试内容 凝结换热的特点及分类; 影响凝结换热的因素; 努塞尔凝结换热理论解的假设和求解过程; 沸腾换热的特点及分类; 大容器饱和沸腾的实验曲线和分区; 影响沸腾换热的因素。 考试要求 1.了解凝结换热的分类、特点和影响因素; 2.了解努塞尔凝结换热理论解的推导过程; 3.了解沸腾换热的特点、分类及影响因素; 4.掌握大容器饱和沸腾的实验曲线和分区。 八、热辐射基本定律和辐射特性 考试内容 热辐射的基本概念和特点; 热辐射区别于导热和对流的特点; 热射线的波谱特性; 太阳辐射和实际物体辐射的波谱范围; 吸收比、反射比和穿透比的概念; 黑体、白体、透明体的概念; 黑体辐射基本性质; 辐射力、光谱辐射力的概念; 四次方定律、普朗克定律、维恩位移定律和兰贝特定律; 立体角和定向辐射强度的概念; 实际物体的辐射力(本身辐射)、实际物体的光谱辐射力、黑度的概念和定义式; 影响实际物体表面黑度的因素; 光谱吸收比的概念; 选择性吸收和温室效应; 灰体的概念; 基尔霍夫定律; 漫射表面的概念。 考试要求 1.了解热辐射的本质和特点。 2.掌握热辐射的基本概念和基本定律。 3.掌握黑体辐射和实际物体辐射的本质区别。 4.了解热辐射的波谱特性,掌握太阳辐射和实际物体辐射的波谱范围。 5.理解物体表面辐射、反射和吸收的关系。 6.了解实际物体对辐射的选择性吸收特性,能够解释温室效应。 7.掌握黑体和灰体的概念及在辐射换热过程中的应用。 九、辐射传热的计算 考试内容 角系数的定义和计算假设条件; 角系数的性质;角系数的计算公式; 投入辐射和有效辐射的概念; 系统黑度的概念; 两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热计算公式; 表面热阻和空间热阻的公式; 等效热阻网络图的画法; 重辐射面的概念及在网络图中的表示形式; 表面净辐射传热量的概念和计算公式; 气体辐射的特点; 辐射强化和削弱的方法; 辐射传热系数的概念和计算公式。 考试要求 1.了解物体间辐射传热的机理; 2.掌握角系数的概念、性质和计算方法; 3.掌握表面热阻和空间热阻的概念,能够计算物体表面净辐射传热量; 4.掌握等效热阻网络图的画法,能够计算物体间的辐射传热量; 5.了解气体辐射的特点; 6.了解辐射强化和削弱的方法; 7.了解综合传热问题的处理方法。 十、传热过程分析与换热器的热计算 考试内容 通过平壁、圆筒壁、肋壁的传热过程计算公式; 传热系数的计算公式; 肋效率、肋面总效率和肋化系数的概念和定义式; 临界绝缘直径的概念及应用; 换热器的分类; 间壁式换热器的主要型式; 提高换热器紧凑性的途径; 传热方程式和热平衡方程式; 顺流和逆流的平均温差(压)表达式及数量关系; 交叉流的平均温压公式; 间壁式换热器的两种设计方法和步骤; 换热器的污垢热阻和传热系数表达式; 强化传热的方法; 隔热保温技术。 考试要求 1.了解传热过程的构成,掌握典型结构传热过程的传热系数和传热量的计算方法; 2.掌握肋壁传热过程的特点和计算方法; 3.掌握临界绝缘直径的概念及应用; 4.了解换热器的分类; 5.掌握顺流和逆流的平均温差(压)表达形式,了解交叉流的平均温压处理方法; 6.了解平均温压法和效能—单元数法的设计步骤; 7.掌握换热器的污垢热阻和传热系数表达式; 8.了解传热过程强化和削弱的方法; 9.掌握传热方程式和热平衡方程式的表达方式,能熟练进行换热器的热计算。 备注 1.需使用不带记忆功能的科学计算器。 2.计算用的图表数据需要时会在考题中给出。 3.对流部分的实验关联式需要时会在考题中给出。 4.大纲中提到的其它定义式、公式、定律表达式需熟练掌握。 5.不得用铅笔、红颜色字迹笔答题。 参考书目 杨世铭,陶文铨.传热学.第四版.高等教育出版社,2006
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