2018年北京航空航天大学航空科学与技术国家实验室大飞机班952热工基础[专硕]之传热学考研强化五套模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 肋效率
【答案】肋效率是指肋片的实际散热量与假定整个肋表面均处于肋基温度时的理想散热量的比值，是衡量肋片散热有效程度的指标，表达式为:
2． 肋片效率和肋壁总效率。
【答案】肋片效率表征单个肋片散热的有效程度，它的物理意义是实际散热量与假设整个肋片表面处于肋基温度下的散热量之比。
肋壁总效率是表征整个肋壁散热的有效程度，它的物理意义是整个肋壁的实际散热量与假设整个肋壁均处于肋基温度下的散热量之比。
3． 肋片效率与肋壁总效率
【答案】①肋片效率是衡量肋片散热有效程度的指标，其表达式为:
②肋壁总效率是指肋侧表面总的实际换热量与肋侧壁温均为肋基温度的理想散热量之比；肋壁总效率的物理意义为:
二、简答题
4． 非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么？
【答案】导热物体内部导热热阻忽略不计，即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为
：
或（M 是与物体几何形状有关的无量纲数）
5． 试定性分析下列问题：
（1）夏季与冬季顶棚内壁的表面传热系数是否一样？
（2）夏季与冬季房屋外墙外表面的表面传热系数是否相同？
（3）普通热水或蒸汽散热器片型高或矮对其外壁的表面传热系数是否有影响？
（4）从传热的观点看，为什么散热器一般都放在窗户的下面？
（5）相同流速或者相同的流量情况下，大管与小管（管内或管外）的表面传热系数会有什么变化？
【答案】（1）不一样。因为空气是热气流向上运动，而冷气流向下运动，对于夏季，顶棚内壁温高于室内空气温度，因此夏季顶棚内壁处空气被加热而处于停滞状态；对于冬季，顶棚内壁温低于室内空气温度，冬季顶棚内壁处空气被冷却可向下运动，从而形成较强的自然对流。所以，冬季顶棚内壁的表面换热系数远高于夏季。
（2）—般不相同，因为虽然夏季和冬季房屋外墙外表面的温度均高于室外空气温度，自然对流的规律相似，但表面传热系数是否相同还取决于房屋外表面与室外空气温度之差等因素，此外，夏冬两季室外风速也不相同，对表面传热系数的影响不同。
（3）有影响。因为空气在翅片间流动，起始段表面传热系数较高，稳定段相差不大。因此，起始段相同时，矮翅片的平均表面传热系数高于高翅片的平均表面传热系数。
（4）因为窗户一般为玻璃，其导热系数远高于其他围护结构，导致在冬季其内表面温度较低，当其低于室内空气的露点温度时，易在窗玻璃的内表面结露。如果把散热器放在窗户的下面，由于室内空气通过散热器后的空气温度较高，可提高窗玻璃内表面的温度，从而有效防止结露的发生。
（5）在相同流速或者相同的流量情况下，对于管内或管外流动，小管的表面传热系数高于大管，且相同流量时影响更大。以管内流动为例，按迪图斯-贝尔特公式，相同流速时，表面传热系数与成正比；相同流量时，表面传热系数与成正比。
6． 用厚度为的2块薄玻璃组成的具有空气夹层的双层玻璃窗和用厚度为
的单层玻璃窗传热效果有何差别？试分析存在差别的原因。
【答案】（1）两玻璃窗传热效果的差别:双层玻璃窗的传热效果比单层玻璃窗差。
（2）存在差别的原因:双层玻璃窗增加了空气夹层，通常夹层厚度远小于窗的高度，自然对流难以展开，且空气的导热系数很小，因此増加了空气层热阻，传热系数比单层玻璃窗更小，保温效果更好。
7． 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。
8． 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。
（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
的1块厚玻璃组成
热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的时，可以作为纯导热过程，并以此作为判据。
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 。
三、计算题
10．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%。
11．一矩形保温柜的外保温层是双壁为镀银的夹层结构，夹层空隙很小。外壁内表面温度为-10℃, 内壁外表面温度为90℃，镀银壁面的发射率为试计算:（1）系统黑度；（2）单位
可认为是无限大平行表面间的辐射换面积容器壁辐射换热的散热量。 【答案】（1）由于容器夹层的间隙很小，即
热问题，则两平板的角系数为则系统黑度:
（2）容器壁散热量:
则单位面积的辐射换热量为:
，流体加热相同温升，且其他条件不变，则变
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