2017年华北理工大学冶金与能源学院817传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、填空题
1． 流体在大空间沿竖壁作自然对流换热时，对于紊流工况，其对流换热系数正比于竖壁高度的_____次方。
【答案】零
【解析】根据平板的平均表面传热系数：
与竖壁的高度无关，所以对流换热系数正比于竖壁高度的零次方。
2． 换热器效能的定义是_____，其物理意义是_____。 【答案】
【解析】换热器的效能；换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 定义为:。式中，分母为流体在换热器中可能发生的最。可见，对流换热系数大温差值，而分子则为冷流体或热流体在换热器中的实际温度差值中的大者。
3． 沸腾危机是_____。
【答案】核态沸腾区中热流密度的峰值点，被称为临界热流密度（俄文文献常称为沸腾危机）
4． 定型温度是_____，特征尺度是_____。
【答案】计算流体物性时所采用的温度；包括在相似准则数中的几何尺度
5． 流体流过弯曲管道或螺旋管时，对流换热系数会_____，这是由于_____。
【答案】增大；流体流过弯曲管道或螺旋管时，加强了流体的扰动与混合，引起二次环流而强化换热
6． 气体辐射的贝尔（Bell ）定律是_____。 【答案】, 其中, 为投射到气体界面x=0处的光谱辐射强度, 为通过一段距离x 后的辐射强度, 为光谱减弱系数
7． 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:
。
，利用热阻分析法分析热水与管壁之间的对流传热过
由可得:。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。
8． 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
9． 在一维稳态传热过程中，每一个换热环节的热阻分别为0.01K/W、5K/W、100K/W，则热阻为_____的换热环节上采取强化传热措施效果最好。
【答案】100K/V
【解析】热阻为100K/W的换热环节在总热阻中占主导地位，它具有改变总热阻的最大潜力。因此，在热阻为100K/W的换热环节上采取强化传热措施效果最好。
10．某换热器刚装时传热系数为，运行了一年后因结垢传热系数降为
其因运行结垢而产生的污垢热阻为_____。 【答案】
【解析】根据题意可知因运行结垢而产生的污垢热阻为:
11．对于高温换热器，为了避免出现较高壁温，常优先考虑采用_____流动形式。
【答案】顺流
【解析】因为对于逆流换热器，热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温特别高。所以对于高温换热器，为了避免出现较高壁温，常优先考虑采用顺流的流动形式。
，这时，
二、简答题
12．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。
13．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。
14．两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？
【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。
15．太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收率为0.9, 它本身的发射率为0.3, 这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？
【答案】（1）这一现象与基尔霍夫定律不矛盾。
（2）原因:基尔霍夫定律的基本表达式为
表面的定向光谱发射率等于它的定向光谱吸收比。
太阳能集热器的吸收板表面上覆盖的选择性涂层，它所吸收的阳光来源于太阳，它对阳光的吸收比是针对太阳温度而言的; 而它本身的发射率是针对其自身的温度。太阳的温度与太阳能集热器吸收板表面的温度显然不同。温度不同使阳光与太阳能集热器吸收板表面自身辐射的光谱分布也不同。所以，这种选择性涂层能使表面吸收阳光的能力与本身辐射的能力不一样与基尔霍夫定律并不矛盾。
16．在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？
【答案】（1）对于漫-灰表面反之则 ，它表明:在热平衡条件下，？在什么情况下？当时，是
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