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华南理工大学

2018 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷

（试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答题纸一同交回） 科目名称：流体力学与传热 适用专业：化工过程机械

共 页 一、名词解释（每题 5 分，共 30 分） 1. 热边界层； 2. 换热器效能； 3. 接触热阻； 4. 粘滞性； 5. 流体局部能量损失； 6. 流体连续介质假定。 二、问答题（每题 10 分，共 40 分） 1. 分别写出 Re 、 Fo 、 Bi 、 Nu 、 Pr 各准则的表达式，并阐述其物理意义。 2. 某一架空敷设的电缆使用时发现绝缘层温度过高，为降温特剥去一层绝缘材料， 结果发现温度更高，试解释其原因。

dx dy dz 3. 流线的微分方程为 ????是怎么推导出来的？ vx vy vz 4. 写出伯努利方程，解释各项的物理含义以及其适用条件。 三、计算题（共 80 分） 1.（10 分）水以 1.5 m/s 的速度流过内径为 25 mm 的加热管。管的内壁温度保持 100℃， 水的进口温度为 15℃。若要使水的出口温度达到 85℃，求单位管长的换热量。（已知： 湍流时管内强制对流换热公式 Nu ??0.023Re0.8 Pr0.4 ，水在 50℃时??=0.566?10-6 m2/s， Pr =3.54， ??=0.648W/(m·K)） 2. （15 分）一换热器，水以 0.4m/s 的速度在管内流动，进口温度为 20℃，被加热到 60℃。压力为 0.4736 ??105Pa 的饱和水蒸气在管外凝结，每小时的蒸汽量为 1000kg， 蒸汽侧的凝结表面换热系数为 13740 W/(m2·K)，换热管外径 25mm，壁厚 1.5mm， 换热管为铜管，导热系数 ??=109 W/(m·K)。试计算换热器所需的换热面积是多少？ 3. （15 分）用一个壳管式换热器来冷凝 40℃的饱和水蒸气，其汽化潜热为 2407kJ/kg， 要求每小时凝结 18kg 蒸汽，进入换热器的冷却水温度为 25℃，离开时的温度为 35℃，

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设换热器的传热系数为 1800 W/(m2·K)，求： （1）对数平均温差； （2）所需的换热面积；

（3）换热器的效能和传热单元数。

4. （10 分）给定拉格朗日流场： x ??ae?(2 t/ k) , y ??be, z ??ce,其中 k 为常数。试判 断：①是否稳态流动；②是否不可压缩流场；③是否有旋流动。

5. （15 分）如下图所示，一水枪在距离地面 h=0.8m 的高度以??=40°的仰角将水喷 射到 L=5m 远的地点。喷枪口直径 d=0.0125m，水的密度 ??=1000kg/m3。试确定喷口 处的质量流量。

t/ k

t/ k

6. (15 分) 如下图所示，密度为 900 kg/m3 的某液体从敞口容器 A 经过内径为 40mm 的管路进入敞口容器 B，两容器内的液面高度恒定，管路中有一调节阀，阀前管长 65m， 阀后管长 25m（均包括全部局部阻力的当量长度，进出口阻力忽略不计）。当阀门全 关闭时，阀前后的压力表读数分别为 80kPa 和 40kPa。现将调节阀开至某一开度，阀 门阻力的当量长度为 30m，直管摩擦系数 ??=0.0045。试求： ①管内的流量为多少 m3/h？

②阀门前后的压力表的读数分别为多少 kPa？

③若将阀门调至另一开度，且液面高度不再保持恒定（液面初始高度同上），试求两 液面高度差降至 3m 时所需的时间。（两容器内径均为 5m，假定流动系统总能量损失 22

??15u，重力加速度 g=9.81m/s）。 为 h ?f

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