2017年南京理工大学能源与动力工程学院835传热学考研强化模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？
【答案】（1）不稳定性的物理含义是指在显式格式离散方程中，后一时刻的温度取决于前一时刻的温度，同一节点温度前的系数有出现负值的可能性。如果出现负值，就意味着该点温度在前一时刻温度越高，则后一时刻温度将越低，甚至会出现比周围节点温度还要低的现象，这违背了热力学第二定律。
（2）为防止这种导致数值计算不稳定性的现象发生，要求空间网格
和时间网格
的选取
必须满足一定的条件，从而使同一节点的离散系数不出现负值。
2． 对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？
【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。
3． 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程，并提出提高保温性能的措施或途径。
【答案】（1）传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁，而后通过导热传给内层外壁，内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁，内壁通过导热传热给外层外壁，外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。
（2）措施:内、外层间抽真空，内层外壁及外层内壁作表面处理，减小表面发射率，内、外层间加层，相当于加遮热板。
4． 解释边界层中
【答案】边界层中
的物理意义。
的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主
流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。
5． 在对流换热的理论分析中，边界层理论有何重要意义？
【答案】边界层理论的主要意义在于，利用边界层的特征采用数量级分析法来简化对流换热微分方程组，使其变成更容易求解的形式，从理论上寻找出便利于求解h 的途径。
6． 两物体的温度分别为100℃及200℃，若将其温度各提高450℃并维持其温差不变，其辐射换热热流量是否变化？
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比，而非一次方成正
比。
7． 根据对导热系数主要影响因素的分析，试说明在选择和安装保温隔热材料时要注意哪些问题。
【答案】（1）根据工作温度选择适合的保温材料；
（2）进行保温计算时应考虑温度对保温材料导热系数的影响；
（3）选择导热系数小的材料，其密度在最佳密度附近，使其具有最佳保温性能； （4）保温材料的保温性能受水分影响很大，必须采取防水措施； （5）采用各向异性材料时要注意导热方向对导热系数的影响。
8． 扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么? 有人认为只要扩展表面细长，就可按一维问题处理，你同意这种观点吗？
【答案】（1）扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是扩展表面细长，且导热系数大；
（2）不同意，表面传热系数相对较小的条件下（
）才可以按一维问题来处理。
二、计算题
9． 一外径为100mm 的钢管横穿过室温为27℃的大房间，管外壁温度为100℃，表面发射率为0.85。试确定单位管长的辐射散热损失。
【答案】本题为空腔与内包壁面间的辐射换热。
因
则
10m ; 管内流体质量流量M , kg/s; 进口温度，，．流体在管内流动而被加热已知管长L , m ; 管径d 管壁为常热流边界条件，热流密度为q ，
的详细步骤。 【答案】计算步骤为: （1）由热平衡方程，数表查得出真实
•
代入热平衡方程求出。如流体为水
，
次即可计算出真实
假设
确定定性温度
由物性参由于随温度
请写出计算表面传热系数h
及管子进出口端壁温
比较假设值与计算值。若不相等，继续假设计算，最终求
，
空气可取
的变化不大，假设计算
（2）将（3）计算（5）由
作为定性温度，查得流体的物性参数。 判断流态。
求出
注意
为平均值，即
说明和
随x 的变化规律相同，
（4）根据流态，选择实验关联式，求h 。
（6）常热流边界条件下，在热充分发展段，均为线性变化规律，因此:
可以求出
严格地说，以上关系仅适用于热充分发展段，但对于长管误差不大。
11．如图所示，用裸露的热电偶插入汽车排气管测量汽车尾气的温度，热电偶指示值为已知排气管内壁温度头部表面的发射率为为
尾气对热电偶表面的对流表面传热系数
热电偶
试确定尾气的真实温度。如果其他条件不变，在热电偶加以发射率
的小遮热罩，那么热电偶的指示值应为多少？
图
【答案】（1）设汽车尾气的温度为
则热电偶从尾气通过对流换热得到的热量为:
热电偶向排气管内壁辐射放出的热量为:
管壁的面积相对热电偶而言要大得多，可以认为
处于热平衡时，
即:
其中
尾气的真实温度为
因此:
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