2017年河南理工大学956传热学考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？
【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。
2． 蒸气中含有不凝结性气体，对膜状凝结换热有何影响？为什么？
【答案】蒸气中含有不凝结性气体，会使得膜状凝结换热表面传热系数大大减小。
原因:蒸气中含有不凝结性气体，在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增加，蒸气抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力；同时蒸气分压力的下降，使相应的饱和温度下降，
减小了凝结的动力也使得凝结过程削弱。
3． 工程上采用加肋片来强化传热。何时一侧加肋? 何时两侧同时加肋？
【答案】（1）当传热壁一侧时，该侧加肋可强化传热；
但（2）当传热壁两侧Bi 都小于0.1时，则两侧都可加肋。 加肋时应使壁面两侧表面传热热阻尽量相近，这样强化传热效果好。当壁面两侧均
一侧表面传热热阻显著大于另一侧表面传热热阻时，在热阻大的一侧加肋效果较好。
4． 什么是显式格式？什么是显式格式计算中的稳定性问题？
【答案】（1）在非稳态导热的差分分析中，取温度对时间的向前差分，使后一时刻的温度分布完全取决于前一时刻的温度分布，而不必联立方程求解。这样的差分格式称为显式。
（2）在显式计算中，时间步长和空间步长的选择会影响求解过程的稳定性，选择得不适当会使温度产生震荡，而不收敛于某一数值，这是不符现实的。
5． 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）。
【答案】（1）有以下换热环节及传热方式:由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热
；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热； （强制对流）
（2）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。
6． 两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。
【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，
400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。
二、计算题
7． 由相同材料做成的保温板，一种形状为平壁面形式，另一种为圆筒壁形式，两种形状保温板的厚度相同，圆筒壁内表面积且等于平壁表面积A ，其他尺寸及参数见图所示，试问在两侧表面温度保持不变的情况下，哪种情况的保温效果较好？
图 保温板示意图
【答案】保温效果好即指在相同条件下的散热损失小，散热量的计算公式如下：
由题意可知，两种壁面形式下的两侧温度保持不变，因此，散热量的大小就由热阻决定。 平壁热阻为：
圆筒壁热阻为：
故两者的导热量之比即为：
lnx 小于X ，根据对数函数的变化规律可知，所以
小于因此之比小于
1，所以题目中平壁面保温板的保温效果较好。
8． 为测定某金属的导热系数，进行如下实验。取直径为20mm 的金属长棒，一端放入炉中加热，另一端伸到20℃的空气中，空气与棒之间的表面传热系数为
距100mm 的两截面上测得温度分别为
【答案】由题意知，该题目可视为无限长细杆传热问题。
由得：
即
达到热稳态后，在相试确定该金属的导热系数。
9． 对管内充分发展的紊流流动换热，试分析在其他条件不变的情况下，将流体加热相同温升，而流体流速増加一倍时，管内对流换热表面传热系数有什么变化？管长又有何变化？
【答案】由题意知，流体流动换热处于紊流充分发展区域，加热流体，因此，
采用公式
，
当其他条件不变，且流速增加一倍时，
即表面传热系数提高74%。 根据
化不大，由有，因此
即管长需加长15%。
10．某种火警报警器的有效部位是一个半径为r 的金属球，其熔化温度为
比热为
的温度为25℃, 当突然受到温度为），导热系数为，
其密度为:）。正常状态下金属球
若考虑到金属球升，流体加热相同温升，且其他条件不变，则变的烟气加热后，为保证在20秒内发出警报，问金属球的半径应为多少？设烟气与球表面间的对流换热系数为
稍增大些还是应减少些？为什么？
【答案】对于球体，假设温后其辐射散热会增加（四周墙壁温度低于烟气温度），为保证仍在20秒内发出警报，其半径应成立，可用集总参数法计算:
又
因此有:
校核:
在20秒内发出警报，金属球半径应该稍减少些。
由题意知，有则金属球的能量平衡方程为:
，则 成立。 , 如果考虑金属球升温后辐射散热增强，那么金属球单位时间内净得的热量会降低，为了保证