2018年华中科技大学环境科学与工程学院881传热学二[专业硕士]考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。
【答案】用错制的水壶烧开水时，由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数，根据传热过程的特点，水壶的温度近似等于壶内水的温度，而壶内水的温度不超过100℃，因此水壶不会被烧坏；而一旦壶内的水烧干后，壶内壁面与空气发生自然对流传热，表面传热系数较小，此时水壶壁面温度接近于火焰的温度，而火焰的温度非常高，高于铝的温度极限，水壶很快就被烧坏。
2． 两物体的温度分别为100℃及200℃，若将其温度各提高450℃并维持其温差不变，其辐射换热热流量是否变化？
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比，而非一次方成正比。
3． 两根直径不同的蒸汽管道，外表面敷设厚度相同，材料相同的绝热层。若两管道绝热层内外表面温度分别相同，两者每米长的热损失相同吗？
【答案】不相同，大管的传热面积大，热损失大。
4． 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。
5． 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。
6． 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。
二、计算题
7． 平板稳态导热，导热系数为定值，两侧壁温分别为及
。定性画出均布内热源
三种情况下壁内的温度分布曲线。
【答案】如图所示。
图
8． 管内空气湍流强制对流换热时，【答案】由题意可知数与’，而数有关。试以电加热方式加热管内空气的强制对， 其中为加热量，管道外表面绝热良好
，
度，因此，实验过程中要测量的量包括:
；
查取水的物性而得。和管道内壁温（1）加热电流/和电压，由此获得加热量（2）流体进出口温度（3）流体的流速 所有流体物性参数由为管道内壁平均温度，为流体平均温。表面传热系数由下式确定:
流为例，说明在实验过程中应测定哪些物理量，并简略绘制出其实验系统图。 （4）管子几何尺寸:管内径d ，管长简单的实验系统如图所示。
1-实验段；2-绝热层；3-电加热器
4-热电偶；5-电流表；6-电压表
图
9． 外径为60mm ，表面温度为200℃的蒸汽管道，外绝缘层为边长100mm 的正方形截面，绝热材料导热系数为绝热层外表面温度为50℃。试计算每米长管道的热损失。若用同样多的材料做成圆形截面，热损失又是多少？
【答案】绝热层为正方形时，该导热过程的形状因子：
单位管长散热损失：
若用同样多的绝热材料做成圆形截面，则：
10．试画出冷凝器和蒸发器中，两种流体温度随换热面积（沿程）的变化关系。
【答案】如图1、图2所示。