2018年同济大学建筑与城市规划学院815传热学[专业硕士]传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、名词解释
1． 接触热阻，沸腾的临界热流密度，入口效应，黑体，温室效应。
【答案】接触热阻:由于固体表面之间的接触都不可能是紧密的，两壁面之间只有接触的地方才直接导热，在不接触处存在空隙，热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的，因而存在传热阻力，称为接触热阻。
沸腾的临界热流密度指核态沸腾时达到的最大热流密度。
入口效应:从管子进口到充分发展段之间的区域称为入口段，入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段的高，且沿主流方向逐渐降低。
黑体是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种假想的物体。
温室效应:大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外辐射出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高。
2． 黑体与灰体
【答案】黑体是吸收比为1的物体；灰体是光谱吸收比与波长无关的物体。
3． 流动边界层和热边界层。
【答案】流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。
二、简答题
4． 水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？
【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；
（2）水的比热容比空气的比热容大得多，
常温下水的
面传热系数比空气大得多。
5． 为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？
【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收
，
第 2 页，共 23 页 而空气的两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表，黑色表面有利于吸
收可见光（属于短波辐射）；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。
两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。
（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面
，由基尔霍夫定律，反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不需要做成黑色。
6． 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。
7． 何为过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域？
【答案】过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。
饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。
大容器饱和沸腾曲线分为:核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。
8． 什么叫时间常数？试分析测量恒定的流体温度时对测量准确度的影响。
【答案】（1）具有时间的量纲，称为时间常数；
对测量准确度的影响：数值上等于过余温度为初始过余温度（2）
测量恒定的流体温度时
的0.368
时所经历的时间。越小，表示物体热惯性越小，到达流体温度的时间越短。测温元件的时间常数大小对恒温流体的测量准确度没有影响，对变温流体的测量准确度有影响，越小，准确度越高。
9． 管内受迫对流换热时，对于横管和竖管中流体被加热和被冷却，自然对流的影响各有什么不同？什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响？
【答案】（1）对于横管，流体不管被冷却还是被加热，都将有利于换热。因为当横管中流体被冷却时，由于管心温度高于管壁，将形成管心向上而沿管壁向下的垂直于受迫流动方向的环流；而当横管中流体被加热时，由于管心温度低于管壁，将形成由管心向下而沿管壁向上的垂直于受迫流动方向的环流；由于都形成了环流，加强了边界层的扰动，所以都将有利于换热。
对于竖管，当流体向上流动时，如果流体被冷却，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反，这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换
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热；如果流体被加热，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热。当流体向下流动时，则自然对流对换热的影响与流体向上流动正好相反。如流体被冷却，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热；如果流体被加热，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反。这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热。
（2）至于什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响，可通过惯性力和浮升力数量级的对比进行判断，一般，当
时，就应考虑自然对流的影响。
三、计算题
10．在太空中飞行的宇宙飞船，表面贴有厚0.15m 、导热系数
试求飞船外表面的温度。（假设宇宙空间温度为0K ; 忽略飞船壁面的导热热阻）
【答案】由飞船的能量平衡可知，飞船内部对流换热的热流密度等于通过涂层导热的热流密度和飞船向宇宙辐射所产生的热流密度。设飞船外表面的温度为则有:
的热绝缘层，。而外表面的黑度为0.04。设飞船内空气温度为20℃, 空气与内壁间的对流换热系数为
求解得:
即:
周 11．一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径为（d=583mm，外表面实测平均温度为
围空气温度此时空气与管道外表面的自然对流换热表面传热系数为
试计算管道的对流散热损失。 【答案】把管道每米长度上的散热量记为
则由
得:
12．温度【答案】
第 4 页，共 23 页 的空气外掠的平板，平板长为0.3m ，宽为0.5m ，已知试求对流换热量（不计板宽的影响）。