2018年河北工程大学城市建设学院808传热学Ⅱ[专业硕士]考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 一台氟利昂冷凝器，氟利昂蒸气在光管外冷凝，冷却水在管内流动。为了强化这一传热过程，将管外改为低肋强化表面。后又采用管外与管内均有强化措施的双侧强化管，试分析其原因。
【答案】由于氟利昂蒸气导热系数和气化潜热很小，根据Nusselt 理论解，其凝结表面传热系数相对于管内对流换热系数要小很多，也就是氟利昂侧传热热阻大。采用低肋管后，可以将氟利昂侧凝结表面传热系数提高十多倍，这时管内传热热阻反而大于氟利昂侧热阻，因而管内也需要进行强化，从而使两侧热阻相当，才能收到更好的强化换热效果。
2． 冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。
你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）
【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的
致使冰箱保冷性能下降。
3． 简述气体辐射的特点。
【答案】气体辐射对波长有选择性；气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。
4． 在对流换热的理论分析中，边界层理论有何重要意义？
【答案】边界层理论的主要意义在于，利用边界层的特征采用数量级分析法来简化对流换热微分方程组，使其变成更容易求解的形式，从理论上寻找出便利于求解h 的途径。
5． 速度边界层的概念及如何定义边界层厚度。
【答案】这种在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称为速度边界层（或流动边界层）。通常规定达到主流速度的99%处的距离定义为边界层厚度，记为
6． 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
第 2 页，共 28 页 倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，
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。
二、计算题
7． 当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数増加10倍，沸腾温差应增加几倍？如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍？维持流体流动所消耗的功将増加多少倍？设物性为常数。
【答案】（1）由米洛耶夫公式:
故
即当h 増大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。
（2）如为单相流体对流换热，由D-B 公式可知
即
故
即为的10倍时，是的17.8倍。
由布拉修斯公式，
故
即是的17.8倍时，压强增大了154倍。 故
耗功量増大了2741倍。因此，以増大流速来提高表面传热系数，将使耗功率增大了若干倍，从而增大了换热器的运行成本。
第 3 页，共 28 页 耗功量
8． 俗语说：“冰冻三尺，非一日之寒”。试根据下列数据计算冬天冰冻三尺需几日之寒。设土壤原来温度为4℃，受寒流影响，土壤表面突然下降到—10℃，土壤物性
：且和不随冰冻变化。
【答案】本题属第一类边界条件下的半无限大物体的非稳态导热问题。
得
由题意 所以：
9． 一逆流式套管换热器，其中油从1000C 冷却到60℃，水由20℃被加热到50℃，传热量为传热系数为
用后产生污垢，垢阻为
温度各为多少？ 【答案】
产生污垢后:
10．一平的黑表面面积处有一面积相等的表面
朝表面所发射的辐射能。
其法向的定向辐射力相对位置如图所示，试计算表面的中心对在离开中心0.4m 油的比定压热容为
2.131kJ/。求换热面积。如使流体入口温度不变，问此时换热器的传热量和两流体出口表面所张的立体角和
图
【答案】鉴于两表面均为微小面积依立体角定义:
由辐射强度与辐射力的定义可知:
表面1为黑表面，故
第 4 页，共 28 页