2018年北京建筑大学环境与能源工程学院821工程热力学之传热学考研基础五套测试题
● 摘要
一、填空题
1 角系数相对性公式表示可以写成_____, 对于一个非凹封闭系统, 角系数完整性的公式为_____ ．。
【答案】
2． 管槽内对流换热的入口效应是指_____。
【答案】入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段高
3． 半球内壁对底部半圆的角系数为_____。
【答案】
【解析】简单示意图如图所示。
图
根据角系数的相对性, 可得:根据角系数的可加性:根据对称性可知:由上面等式可知:
所以半球内壁对底部半圆的角系数为
C 木板两侧的表面温度分别为40°
该木板的一侧表面温度
。
。其中
,
4． 如果测的通过一块厚50mm 的大木板的热流密度为C , 则另外一侧的表面温度应为_____. 为25°
【答案】
C ，则该木板的导热系数为_____; 若将加热热流密度提高到和20°
【解析】
根据傅里叶定律可知
计算可得木板导热系数为：
当
时，木板两侧温度差为：
把
。
、代入，
C ，因而另外一侧的表面温度为65°C 。 因为木板一侧的表面温度为25°
5． 自然对流在_____条件下发生自模化现象，此时表面传热系数与_____无关。
【答案】湍流；特征长度
6． 黑体辐射的角系数具有三个性质, 它们是:
（1）_____, 数学表达式为_____; （2）_____, 数学表达式为_____; （3）_____, 数学表达式为_____。 【答案】（1）相对性；（2）完整性；（3）可加性；
7． 换热器的热计算方法主要有_____和_____。
【答案】平均温差法；传热单元数法
8． 自然对流换热是指_____。
【答案】由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
9． 管内强迫对流换热，一般来说，流体的导热系数变大，表面换热系数_____，流体的粘度变大，表面换热系数_____。
【答案】变大；变小
【解析】以管槽内湍流强制对流传热为例，对于常规流体，最普遍的关联式为：
根据雷诺数定义可知：根据普朗特数定义可知：根据努塞儿数的定义式可知：
。
。
n=0.4） （假设是热流体，。
。
代入传热关联式，整理后可得对流传热系数为：
由上式可知，如果流体的导热系数变大，则表面换热系数变大；如果流体的粘度变大，表面换热系数变小。
10．如果在一根加热水的管子里（管内水被加热）结了一层水垢，其他条件不变时，管壁温度与无水垢时相比将_____。
【答案】升高
【解析】根据传热基本方程式可知:数为
。
。由于管内水与外界环境的温差
。
。设结水垢前后传热量分别为
，传热系
由于结水垢后传热热阻增加，因而传热系数减小，
即相等，所以结水垢前后的传热量大小关系为:
设结水垢前后的管壁温度分别为程，可知:
由
可得:
，利用热阻分析法分析热水与管壁之间的对流传热过
。综上，在其他条件不变的情况下，结水垢后管壁温度与无水垢管壁温
度相比较升闻了。
11．管束强迫对流换热的排列方式主要有_____、_____两种。
【答案】叉排；顺排
二、简答题
12．什么是热边界层？能量方程在热边界层中得到简化所必须满足的条件是什么？这样的简化有何好处？
【答案】流体流过壁面时流体温度发生显著变化的一个薄层。能量方程得以在边界层中简化，必须存在足够大的贝克莱数，即
也就是具有
的数量级，此时扩散项
才
能够被忽略。从而使能量微分方程变为抛物型偏微分方程，成为可求解的形式。
13．大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域，并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏？
【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域，分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。
由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降，直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加，但此时加热壁面温度已相当高。这样，在控制热流密度的加热过程中，当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高，从而会造成加热壁面的损坏（如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程）。因此，在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象，也就不必控制临界热流密度。