2018年中国科学技术大学国家同步辐射实验室833热工基础之传热学考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？
【答案】（1）对于漫-灰表面（2）当
反之则
时，并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律的基本表达
？在什么情况下
？当
时，是
式为
2． 图中是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？
图 凝结（沸腾）传热管
【答案】图（a ）为凝结传热管。利用在表面张力的作用下，尖峰能够减薄液膜的原理，凝结 液会向尖峰中间的凹槽聚集，从而使尖峰处的液膜很薄，同时凹槽的结构有利于迅速排除凝结液。
图（b ）为沸腾传热管。传热管表面形成的众多孔隙结构，最容易产生汽化核心，有利于气泡的形成和发展，进而强化沸腾换热。
3． 简述温室效应是怎么回事？
【答案】（1）对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。
（2）当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收； （3）另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。
（4）红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。这就是温室效应。
4． 冬天，在相同的室外温度条件下，为什么骑摩托车比步行时感到更冷些，一般要戴皮手套和护膝？
【答案】因为强制对流换热强度与流体壁面之间的相对速度有关，相对速度越大，对流换热越强。与步行相比，骑摩托车时相对速度较大，对流换热强度大些，因此人体会散失较多的热量从而感到更冷些。
皮手套和护膝，由于透气性差、导热系数小，增加了传热热阻，降低了散热量，从而起到保护作用。
5． 利用肋化换热器来实现水与空气间的换热，若要强化传热，应将肋片加在空气侧还是水侧？为什么？
【答案】（1）为强化传热，应将肋片加在空气侧。（2）原因:与水侧相比，空气侧对流换热系数较小、热阻较大，加肋片后可显著降低传热热阻，提高传热量。
6． “善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。你认为对吗？为什么？
【答案】基尔霍夫定律对实际物体成立必须满足两个条件:物体与辐射源处于热平衡，辐射源为黑体。也即物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比也越大，善于发射的物体，必善于吸收同温度下的黑体辐射。所以上述说法不正确。
二、计算题
7． 一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为1，150，10mm ; 导热系数分别为45，0.07，
冷藏室的有效换热面积为
及
室内外气温分别为-2
计算。为维
℃及30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按：
【答案】该问题为多层平壁的导热问题，已知：
则：
8． 水以温度
的流量在内径试求水被冷却到
的管内流动，管子内壁面的温度保持时的管子长度。
计算公式：管内层流流动换热管内紊流流动换热：管外流动：
持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。
水的进口
给出水的物性量为：
【答案】定性温度：查处相关物性。代入紊流公式，得：由能量平衡得：
为紊流。
。
9． 常物性流体在两无限大平行平壁间做稳态层流运动，下平壁静止，上平壁在外力作用下做等速运动，速度为u 。试推导描述流体运动的动量方程。
【答案】直角坐标系中的二维动量方程为：
下平壁静止，上平壁匀速运动，在黏性力作用下拖动着流体匀速流动，可视为流动处于充分发展段。不计体积力，稳态：y 向的动量方程分别简化为：
故
动量方程为：
10．某一房间维持室内温度
充分发展时：
所以，x ，
假定房间内壁表面温度在冬天和夏天分别为
室内有一小物体，其外表面和空气间的自然对流表面传热系数为
物体外表面的平均温度为物体外表面与房间内墙壁之间的系统福射系数为. ，试计算该物体在冬天和夏天的热损失。
【答案】物体表面与室内空气之间的自然对流换热热流密度为:
冬天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:
夏天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:
物体在冬天和夏天的热损失分别为:
和测得
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