2017年兰州理工大学石油化工学院804传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、判断题
1． 在两个温度不同的平行平板之间，平行地插入一块普通的透光玻璃，不会影响两者的辐射换热。（ ）
【答案】错
2． 对于对流换热，如果流体的温度高于壁面温度，流体总是被冷却。（ ）
【答案】错
3． 热阻也是物质的一个物性参数。（ ）
【答案】错
4． 强化辐射换热的措施有增加灰体的表面积, 黑度以及角系数。（ ）
【答案】对
【解析】对于两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热, 辐射传热量为:
。由此可见, 通过增加黑体表面积、增加黑度以及角系数是强化辐射换
热的措施。
5． 在对流换热问题中，流体的温度高于壁面温度时，流体不一定被冷却。（ ）
【答案】错
二、简答题
6． 热量、热流量与热流密度有何联系与区别？
【答案】（1）①热量Q ，其单位为J （kJ ）; ②热流量传递的热量，又称传热速率；③热流密度q ，其单位为积所传递的热量。
（2）如记为传热时间，则三者间有如下的关系:
式中，A 为传热面积，
7． 写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。
【答案】体本领的大小；温度升高的方向，
。其中
是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热
是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向
其单位为W （kW ）,
是单位时间内
q 是单位时间内通过单位面
是空间某点的温度梯度；
号表示热量沿温度降低的方向传递。
8． 如何强化膜状凝结换热，试举出一个强化水平管外凝结换热的例子。
【答案】强化膜状凝结换热基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度；实现方法:用各种带尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。如利用沟槽管，使液流在下排过程中分段排泄。
9． 从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？
【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:
当忽略液柱静压差时，
由热平衡条件可知，
与
对应的饱和温度为
令
与
对应的蒸气饱和温度为
由于
可以看出，沸腾液体总是具有一定的过
热度
10．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。
11．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。
12．温度同为20℃的空气和水，假设流动速度相同，当你把两只手分别放到水和空气中，为什么感觉却不一样？
【答案】尽管水和空气的流速和温度相同，由于水的密度越为空气的1000倍，而动力粘度则相差不多，在相同的特征尺度下，所当将手放入水中的以雷诺数要远大于放入空气中的雷诺数，因此，放入水中的努赛尔数大，另一方面，又由于水的导热系数大于空气的导热系数，所以，当将手放入水中时的对流换热系数远远大于放入空气中的对流换热系数，因此，感觉却不一样。
13．什么是显式格式？什么是显式格式计算中的稳定性问题？
【答案】（1）在非稳态导热的差分分析中，取温度对时间的向前差分，使后一时刻的温度分布完全取决于前一时刻的温度分布，而不必联立方程求解。这样的差分格式称为显式。
（2）在显式计算中，时间步长和空间步长的选择会影响求解过程的稳定性，选择得不适当会使温度产生震荡，而不收敛于某一数值，这是不符现实的。
14．太阳与地球之间存在着广阔的真空地带，它是怎样把能量传到地球上的？
【答案】太阳通过热辐射把能量传递到地球上。从福射的本质和特点可知，热辐射可以通过真空自由地传播而不需要任何中间介质，因此辐射换热并不需要两物体直接接触。
15．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。
三、计算题
16．如图所示，试计算离开漫射表面与漫射表面法线方向夹角从0到辐射力的份额。
范围内的辐射力占半球总
图
【答案】由兰贝特定律
漫射表面在
范围内的辐射力为:
而半球总辐射力为:
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