2018年北京航空航天大学交通科学与工程学院941流体工热综合之传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、填空题
1． 方程
是_____微分方程，式中的参数是_____。
【答案】二维、稳态、无内热源、不可压缩、常物性的对流传热能量守恒；热扩散率
2． 已知热流体进出口温度分别为
表示）
【答案】
，冷流体进出口温度为
，当换热器顺流布置时，
对平均温差表达式为_____; 当换热器逆流布置时，其对数平均温差表达式为_____。（请以
【解析】不论顺流、逆流，平均温差可以统一用以下计算式表示:对于顺流布置来说，最大温差、最小温差为
:所以对流平均温差表达式为:
对于逆流布置来说，最大温差、最小温差为
:所以对流平均温差表达式为:
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
。
。其中
,
4． Pr （普朗特）准则反映_____的准则，它表征了_____的相对大小。
【答案】流体中动量扩散能力与热扩散能力；流动边界层与热边界层
二、判断对错题
5． 无论是计算圆管水平放置还是竖直放置的管外自然对流换热时，其定性尺度均为圆管的外径。（ ）
【答案】错
6． 把手分别伸进100°C 的空气或者80°C 的水中时, 手在100°C 的空气烫伤的可能性要大一些. （ ）
【答案】错
【解析】流体流动的换热关联式可以用下式表示:
C 的水中烫伤的可能性要大些。 大于空气与手的换热系数, 所以手在80°
7． 黑体的温度越高，其单色福射力最大撕对应的波长则越小。（ ）
【答案】对
8． 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:热的措施。
。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
。由
于在相同流速、特征长度情况下, 水的雷诺数远大于空气的雷诺数, 因而水与手之间的换热系数远
三、简答题
9． 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热，这样能预测温度场的解吗？
【答案】根据所给边界条件，可以判断该物体没有热流，所以物体各点温度均为tf 。
10．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
11．由导热微分方程可见，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。你说对吗？（提示：导热的完整数学描述为导热微分方程和定解条件）
【答案】上述观点不对。因为热扩散率中含有导热系数，而且导热问题的完整数学描述不仅包括控制方程，还包括定解条件，第二或第三类边界条件中都隐含着导热系数的影响。
12．试说明数的物理意义。及各代表什么样的换热条件？有人认为，代表了绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？
【答案】（1）（2）①求解；②
（3）认为
数的物理意义是物体内外热阻之比的相对值。
时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。
代表绝热工况是不正确的，
的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，
而绝热工况下边界热阻无限大。
13．已知导热物体中某点在密度矢量？
【答案】（1）矢量大小:
三个方向上的热流密度分别为如何获得该点的热流
（2）矢量的方向余弦:
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。
四、计算题
15．有一套管式换热器利用热水加热原油。热水进出口温度分别为95℃和50℃，热水流量为0.8kg/s，比热为
原油的进口温度为30℃，加热后变为60℃，
原油比热为
。忽略换热器的热损失，问:
（1）该换热器是逆流还是顺流？ （2）换热器的对数平均温差是多少？ （3）原油流量是多少？ （4）油水之间的换热量是多少？
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