2018年安徽工业大学能源与环境学院813传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s 。从传热学角度，你认为此值可信吗？
【答案】
根据时间常数定义在一定条件下可以认为是常数，但表面传热系数h 却是与测温元件与被测物的换热条件有关。因此，对该说明书上表明的时间常数值要进行具体分析，不能盲目相信。
2． 图中是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？
图 凝结（沸腾）传热管
【答案】图（a ）为凝结传热管。利用在表面张力的作用下，尖峰能够减薄液膜的原理，凝结
液会向尖峰中间的凹槽聚集，从而使尖峰处的液膜很薄，同时凹槽的结构有利于迅速排除凝结液。
图（b ）为沸腾传热管。传热管表面形成的众多孔隙结构，最容易产生汽化核心，有利于气泡的形成和发展，进而强化沸腾换热。
3． 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？
【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。
4． 对于竖壁表面的自然对流，当时，仍有自然对流是因温差引起的，但的流动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？
【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。
5． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。
【答案】用一只手握住盛有热水的杯子，手所感受到的是杯子外壁面的温度。不搅拌时，杯中的水与杯子间为自然对流传热，这种情况下的对流传热系数相对较小，杯子外壁面的温度相对
较低；当另一只手用筷子快速搅拌热水，水在杯中随着搅拌而旋转，水与杯子间的换热为强制对流换热，对流传热系数增大，水与杯子间的换热量增加，杯子外壁面的温度升高，因此握杯子的手会显著地感到热。
6． 什么是“半无限大”物体？半无限大物体的非稳态导热存在正规状况阶段吗？
【答案】（1）所谓“半无限大”物体，是指平面一侧空间无限延伸的物体。
（2）因为物体向纵深无限延伸，初始温度的影响就远不会消除，所以半无限大物体的非稳态导热不存在正规状况阶段。
二、分析题
7． 一无限大平壁厚，导热系数=常量，内热源产热率均匀，且为常数，已知两壁面温度分别保持求：
； （1）出现在平壁内部的最高温度
（2）从两壁面传出的热流密度值（或热流量）。
【答案】（1）本问题属于具有内热源、一维稳态导热问题，因而导热微分方程为：
解该微分方程，可得：
根据已知条件可以确定边界条件为：
把边界条件代入上式，可得积分常数为：
当时，平壁内部的最高温度为：
（2）根据傅里叶定律可知：
度值分别为：
当x=0时， 当时， 因而，从两壁面传出的热流密
三、计算题
8． 一简易暖房如图1所示，其截面为直角三角形。已知表面1为玻璃，表面发射率
面2为砖墙，表面发射率
别为12℃、20℃、30℃, 试求:
（1）单位长度各表面的净辐射换热量； 表面3为土壤，表面发射率表已知表面1、2、3的温度分
（2）如果表面2改为绝热面，表面1和3的温度保持不变，试计算表面2的温度以及表面1和3的单位长度净辐射换热量。
图1
【答案】（1）由角系数互换性和完整性可求出三个表面之间的角系数:
三个表面之间的辐射换热网络图如图2所示。
图2辐射换热网络图
建立各节点方程:
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