2017年哈尔滨工程大学核科学与技术学院832传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 建立图中所示气泡生成的条件。
图
【答案】在液体沸腾过程中一个球形汽泡存在的条件是液体必须有一定的过热度。这是因为从汽泡的力平衡条件得出们各自对应的饱和温度就不同有
，只要汽泡半径不是无穷大，蒸汽压力就大于液体压力，它
又由汽泡热平衡条件有
，而汽泡存在必须保持其
，即大于其对应的饱和温度，也就是液体必须过热。 饱和温度，那么液体温度
2． 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。
【答案】（1）基本思想：把在时间、空间上连续的温度场用有限个离散点温度的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些点温度值的代数方程，获得各离散点上的温度值。
（2）步骤：①按所求问题的几何形状、求解精度和稳定性条件划分差分网络；②按物理条件和边界条件建立各节点差分方程，构成差分代数方程组；③求解。
3． 迪图斯-贝尔特公式采用什么方式来修正不均匀物性场对换热的影响？请分析修正方法的合理性。
【答案】（1）迪图斯坝尔特公式的两个表达式为：
式中，用
n=0.4；n=0.3。 来修正不均匀物性场对换热的影响。当加热流体时，当冷却流体时，
（2）修正方法的合理性：显然，加热液体时由于壁面附近液体黏性降低，边界层内速度分布 变得平缓，速度梯度增大；同理温度梯度也增大，h 増大，n 取0.4是合理的，符合h 增大的特征。
4． 灰体表面的有效辐射和本身辐射哪一个大些？
【答案】灰体表面的有效辐射大些。
，因
，则
。
5． 钢铁表面约500℃, 表面看上去为暗红色；当表面约1200℃时，看上去变为黄色，这是为什么？
【答案】根据普朗克定律所揭示的关系
，随着温度的升高，辐射能量中可见光
所占份额相应增加所至。
6． 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
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
面传热系数比空气大得多。
7． 夏季在维持20°C 的空调教室内听课，穿单衣感觉很舒适，而冬季在同样温度的同一教室内 听课却必须穿绒衣。假设湿度不是影响的因素，试从传热的观点分析这种反常的“舒适温度”现象。
【答案】夏季人体的散热量为:
冬季人体的散热量为:
式中:射换热量
；
分别为夏季和冬季人体的总散热量；
分别为夏季人体的对流换热量与辐
分别为冬季人体的对流换热量与辐射换热量。
所以在室
这种反常的“舒适温度”现象是由于冬夏两季室内的风速变化不大，
因此对流换热量
但由于人体与围护结构内壁面的温差冬季远大于夏季，辐射换热量
温相同时，说明人体冬季散热量更多，为维持热舒适，冬季应多穿或者穿厚一些的衣物。
8． 有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺谟图计算所得的结果是错误的。其理由是：诺谟图表明，物体中各点的过余温度的比值仅与几何位置及看法？请说明其理由。
【答案】这种看法不正确，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变，但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。
9． 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热，这样能预测温度场的解吗？
【答案】根据所给边界条件，可以判断该物体没有热流，所以物体各点温度均为tf 。
10．什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？
【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。
有关，而与时间无关。但当
时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋近流体温度，所以两者是有矛盾的。你是否同意这种
（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的并以此作为判据。
时，可以作为纯导热过程，
二、计算题
11．在
时，垂直空气夹层的换热过程相当于纯导热过程，试求在这种情况下导热量为最
）。
q 降低，，由此可见，增大，当
得:
12．一简易暖房如图1所示，其截面为直角三角形。已知表面1为玻璃，表面发射率面2为砖墙，表面发射率别为12℃、20℃、30℃, 试求:
（1）单位长度各表面的净辐射换热量；
（2）如果表面2改为绝热面，表面1和3的温度保持不变，试计算表面2的温度以及表面1和3的单位长度净辐射换热量。
表面3为土壤，表面发射率
表时
小时的夹层厚度及导热量（已知
【答案】对于纯导热过程，但仅当
由
时，
已知表面1、2、3的温度分
图1
【答案】（1）由角系数互换性和完整性可求出三个表面之间的角系数:
三个表面之间的辐射换热网络图如图2所示。