2018年北京航空航天大学宇航学院941流体工热综合之传热学考研强化五套模拟题
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2018年北京航空航天大学宇航学院941流体工热综合之传热学考研强化五套模拟题（一） ... 2
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一、填空题
1． 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
2． 黑体的温度越高, 其最大辐射力波长越短, 描述这一性质的物理定律叫_____定律。
【答案】维恩位移
3． 自然对流在_____条件下发生自模化现象，此时表面传热系数与_____无关。
【答案】湍流；特征长度
4． 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。
。可见，对流换热系数
二、判断对错题
5． 管内湍流换热，雷诺数越大，则对流换热系数也越大。（ ）
【答案】错
6． 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
7． 蒸汽在低于饱和温度的壁面接触时所可能出现的膜状凝结形式或珠状凝结形式主要取决于接触壁面表面的湿润能力。（ ）
【答案】对
【解析】蒸气与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好地湿润壁面，它就在壁面上铺展成膜，即出现膜状凝结，如果凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个的小液珠，即出现珠状凝结。
8． 对流换热系数只与流体掠过固体壁面的速度有关。（ ）
【答案】错
三、简答题
9． 试述数和数的区别。
数中的为流体的导热系数，
为影响边界层厚度的几何尺寸。数反映靠近壁面流体层
数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的【答案】数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；
相对大小。
10．写出格拉晓夫准则（
【答案】数）的表达式及物理意义。 表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。
11．为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？
【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收
，，黑色表面有利于吸收可见光（属于短波辐射）；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。
两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。
（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面
，由基尔霍夫定律，反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不需要做成黑色。
12．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。
13．有人说，在电子器件的多种冷却方式中，自然对流是一种最可靠（最安全）、最经济、无污染（噪音也是一种污染）的冷却方式。试对这一说法作出评价，并说明这种冷却方式有什么不足之处？有什么方法可作一定程度的弥补？
【答案】电流通过电子器件时会产生焦耳热，导致温度上升，于是产生了周围空气自然对流的动力。这种冷却方式无需外加动力，亦无噪声，而且一旦停电，电子器件也就不工作了，因而也就不存在冷却问题，因而说它是最可靠、最经济、无噪声污染的冷却方式是合适的。自然对流冷却方式的最大不足是其换热强度低。一种弥补的方法是采用扩展表面，即在热表面上加装垂直放置的肋片，以增加散热面积。
14．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。
，它表明:在热平衡条件下，
四、计算题
15．两块平行放置的平板的表面发射率均为0.8, 温度分别为及板间距远小于板的宽度和高度，试计算:（1）板1的本身辐射；（2）对板1的投射辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）板1，2间的辐射换热量。
【答案】本题为两无限大平行灰表面间的辐射换热，需掌握本身辐射、投射福射、反射辐射和有效辐射等基本概念。
（1）板1的本身辐射:
（2）对板1的投射辐射，即为板2的有效福射为此，先求两板间的辐射换热量:
因