2017年苏州大学传热学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 叙述理论求解表面传热系数的基本途径。
【答案】对于常物性流体的对流换热问题，温度场与速度场可分别独立求解，属于非耦合问题。理论分析求解表面传热系数的基本途径是：
（1）由连续性方程和动量微分方程结合定解条件求出速度场； （2）已知速度场后，由能量方程结合定解条件求出温度场； （3）由对流换热过程微分方程式求出局部表面传热系数； （4）由积分方式求出平均表面传热系数。
如物性随温度变化，温度场与速度场必须联立求解，属于耦合问题。
2． 水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？
【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；
（2）水的比热容比空气的比热容大得多，
常温下水的
而空气的
两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表
面传热系数比空气大得多。
3． 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。
4． 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。
5． 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。
6． 写出毕渥数与努塞尔数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。
【答案】
固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；
里面的为固体导热系数，
里面的
壁面上流体的无量 为流体导热系数。
纲温度梯度；两者不同之处在于：
二、计算题
7． 某一房间维持室内温度假定房间内壁表面温度在冬天和夏天分别为
室内有一小物体，其外表面和空气间的自然对流表面传热系数为
物体外表面的平均温度为物体外表面与房间内墙壁之间的系统福射系数为. ，试计算该物体在冬天和夏天的热损失。
【答案】物体表面与室内空气之间的自然对流换热热流密度为:
冬天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:
夏天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:
物体在冬天和夏天的热损失分别为:
8． 进口温度为5℃的水流经一管内径d=12.5mm, 管长1=250mm的管子，水的质量流量为0.1kg/s。若管壁温度得水的物性参数为:
试计算水的出口温度。
满足
的条件，可以取
，查
【答案】本题需要假设计算，
设
和测得
分析过程可知
查得物性参数为
:
计算已足够精确，因此
流量
9． 某套管式换热器，内管内径为100mm , 外径为108mm , 管壁导热系数
为0.4kg/s的冷水在内管内流过，温度从20℃被加热到45℃,
其对流换热表面传热系数
套管内流过流量为0.42kg/s的热水，其进口温度为68℃、对流换热表面传热
系数换热器效能
试求:（1）换热器内管长度1; （2）换热器最大可能传热量
已知水的定压比热取
又
所以换热器流型必然是逆流。
（2）由于
所以:
（3）
设偏大。再设
，
，
【答案】（1）