2018年湘潭大学机械工程学院843传热学(一)考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、名词解释
1． 流动边界层和热边界层。
【答案】流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。
2． 黑体与灰体
【答案】黑体是吸收比为1的物体；灰体是光谱吸收比与波长无关的物体。
3． 本身辐射与有效辐射
【答案】本身辐射是指物体单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范围内的能量称为辐射力, 单位为射能, 单位为
。
。有效辐射是指单位时间内离开表面单位面积的总辐
二、简答题
4． 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（2）当
反之则
时，并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律的基本表达
？在什么情况下
？当
时，是
式为
5． 有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺谟图计算所得的结果是错误的。其理由是：诺谟图表明，物体中各点的过余温度的比值仅与几何位置及看法？请说明其理由。
【答案】这种看法不正确，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变，但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。
6． 试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。
【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；
（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低
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有关，而与时间无关。但当
时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋近流体温度，所以两者是有矛盾的。你是否同意这种
了求解难度。
7． 写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。
【答案】
表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投
射辐射处于热平衡，或者为灰体。
8． 当把盛有稀饭的碗放在水盆中冷却时，搅动稀饭和搅动水盆中的水，两种情况下稀饭冷却的速度一样吗？为什么？
【答案】不一样。搅动稀饭冷却速度快（1分）。因为稀饭与水间的传热过程，稀饭侧热阻为主要热阻，要强化换热应首先从稀饭侧入手。而搅动稀饭时稀饭内部形成强制对流，并且各时刻稀饭内的温度基本相同，加大了稀饭外界间的传热湿差，冷却速度快。
9． 用厚度为的2块薄玻璃组成的具有空气夹层的双层玻璃窗和用厚度为的单层玻璃窗传热效果有何差别？试分析存在差别的原因。
【答案】（1）两玻璃窗传热效果的差别:双层玻璃窗的传热效果比单层玻璃窗差。
（2）存在差别的原因:双层玻璃窗增加了空气夹层，通常夹层厚度远小于窗的高度，自然对流难以展开，且空气的导热系数很小，因此増加了空气层热阻，传热系数比单层玻璃窗更小，保温效果更好。
的1块厚玻璃组成
三、计算题
10．对流换热过程微分方程式与导热过程的第三类边界条件表达式，两者有什么不同之处？
【答案】对流换热过程微分方程式：
第三类边界条件表达式：
取壁面法线方向为y 方向，
则
可见两者的表达形式是一致的。两者的不
同之处：（1）为局部值，在方程中是未知量；h 为平均值，在第三类边界条件中是已知量。
（2）对流换热过程微分方程式中
，
因边界条件不同而不同，由温度场确
定；第三类边界条件表达式中，为已知量，
和为未知量，仍需由温度场确定。
11．一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径为（d=583mm，外表面实测平均温度为围空气温度
此时空气与管道外表面的自然对流换热表面传热系数为
试计算管道的对流散热损失。
【答案】把管道每米长度上的散热量记为
周
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则由
得:
12．某一逆流套管换热器，其中油从的流量为720kg/h。油的比热容为置，其传热系数为
【答案】（1）油的质量流量及换热器的换热量:
或者
（2）逆流布置时的对数平均温差:
（3）换热器的面积:
13．绝缘电线的内部为半径为R ，长度为L 的铜线，该铜线的导热系数其导热系数温度为
为常数，已知铜线外侧与绝缘塑料皮接触处温度恒定为
为常数，电阻率为绝缘塑料皮的外侧空气
被冷却至
水由
加热到
，水按逆流布
水的比热容为
计算油的质量流量及该换热器的面积。
导线通过电流I （A ）而均匀发热。铜线外侧敷设绝缘塑料皮，绝缘塑料皮厚度为绝缘塑料皮外侧与空气间的表面传热系数为h 。试写出这一稳态过程的数学描述。
【答案】该问题的数学物理模型如图所示。
由式可知，圆柱坐标系的通用导热微分方程式如下式所示：
（1）结合题意，对于铜线部分，其导热过程为稳态、有内热源的一维导热问题，其导热微分方程可以化简为：
内热源可以表示为：铜线外表面边界条件：铜线中心边界条件：
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