2017年北京市培养单位工程科学学院814热工基础之传热学考研题库
● 摘要
一、名词解释
1． 角系数
【答案】表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数。
2． 辐射力
【答案】单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的包含所有波长的辐射能。
3． 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。
二、判断题
4． 实际物体的反射福射不可能大于同温度下的黑体福射力。（ ）
【答案】错
5． 在其他条件不变时，肋片越高，其肋效率越小，因此，增加肋片的高度不一定会使换热量増加。（ ）
【答案】错
6． 自然对流换热且流态为揣流时，在其他条件不变的情况下，圆管水平放置和竖直放置其平均对流换热系数相等。（ ）
【答案】对
7． 对流换热系数只与流体掠过固体壁面的速度有关。（ ）
【答案】错
8． 在平壁与圆筒壁外面敷设隔热材料。总是可以起到减小其散热量的作用。（ ）
【答案】错
【解析】对于平壁通过敷设隔热材料，由于增加了传热阻力，因而能起到减少散热量。但对于圆筒壁，通过敷设隔热材料，一方面増加导热阻力，另一方面降低了对流传热阻力，因而存在临界热绝缘直径，使得散热量达到最大。
三、简答题
9． 两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。
【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，
400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。
10．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。
11．不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗? 热流线为什么与等温线垂直？
【答案】（1）热流线也不能相交。这是因为与热流线垂直方向没有热流分量。
（2）热流线与等温线垂直的原因是因为如热流线不垂直于等温线，则等温线上必有一热流分量。而等温线上无温差，q=0, 只有热流线垂直于等温线才能使等温线上的分热流为零。
12．工程上采用加肋片来强化传热。何时一侧加肋? 何时两侧同时加肋？
【答案】（1）当传热壁一侧时，该侧加肋可强化传热；
但（2）当传热壁两侧Bi 都小于0.1时，则两侧都可加肋。 加肋时应使壁面两侧表面传热热阻尽量相近，这样强化传热效果好。当壁面两侧均
一侧表面传热热阻显著大于另一侧表面传热热阻时，在热阻大的一侧加肋效果较好。
13．用高斯-赛德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛的解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？
【答案】（1）高斯-赛德尔迭代法求解代数方程时不一定能得到收敛的解；
（2）不一定能得到收敛的解其原因不是因为初场的假设不合适，而是由于迭代方式不合适。
14．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。
15．为什么白天从远处看房屋的窗孔有黑洞洞的感觉？
【答案】因为房屋尺寸比窗口尺寸大得多，外界通过窗口投射到房屋的能量，经房屋内壁多次吸收和反射，再经窗口射出的能量就比较小了，所以白天从远处看房屋窗孔就有黑洞洞的感觉。如果窗口足够小，就是人工黑体模型。
16．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。
四、计算题
17．一太阳能集热器的玻璃盖板面对太阳，测出太阳对该板的总辐射照度为
度为不考虑对流换热。已知玻璃表面的发射率为
试计算此时板表面的平衡温度。
【答案】（1）依据热平衡原理，玻璃吸收来自太阳的能量等于平板对周围环境辐射的热量:
（2）当考虑对流换热时，玻璃吸收来自太阳的能量一玻璃与周围环境的辐射热量+玻璃与空气之间对流换热量之和:
通过迭代求解可得:
18．对流换热过程微分方程式与导热过程的第三类边界条件表达式，两者有什么不同之处？
【答案】对流换热过程微分方程式：
环境温而玻璃对太阳辐射的吸收率为试计算该板的辐射平衡温度；如考虑对流换热，
且已知表面对流换热系数
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