2017年华中科技大学能源与动力工程学院812传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加？为什么？
【答案】在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度热系数是增加的，因随增加。
当进一步提高再提高
时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽
膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。
进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界
面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随的増加而增加。
2． 时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体导热过程中的时间常数是不是不变的？
【答案】时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为
从中不难
的增加，沸腾换热表面传
的増加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数
看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的。
3． 为了测量管道中的气流温度，在管道中设置温度计。试分析由于温度计头部和管壁之间的辐射换热而引起的测温误差，并提出减少测温误差的措施。
【答案】（1）为了准确测量管道内气流的温度，必须减少由于干扰项引起的测量误差。高温条件下辐射换热对于气流温度的测量误差可达到8%〜10%，因此必须采取措施去除辐射换热的影响。
（2）减少测温误差的措施:加辐射隔热板。加上辐射隔热板后可将误差减小到0.5%左右（见图）。
图
4． 工程上采用加肋片来强化传热。何时一侧加肋? 何时两侧同时加肋？
【答案】（1）当传热壁一侧
时，该侧加肋可强化传热；
但
（2）当传热壁两侧Bi 都小于0.1时，则两侧都可加肋。
加肋时应使壁面两侧表面传热热阻尽量相近，这样强化传热效果好。当壁面两侧均
一侧表面传热热阻显著大于另一侧表面传热热阻时，在热阻大的一侧加肋效果较好。
5． 温度同为20℃的空气和水，假设流动速度相同，当你把两只手分别放到水和空气中，为什么感觉却不一样？
【答案】尽管水和空气的流速和温度相同，由于水的密度越为空气的1000倍，而动力粘度则相差不多，在相同的特征尺度下，所当将手放入水中的以雷诺数要远大于放入空气中的雷诺数，因此，放入水中的努赛尔数大，另一方面，又由于水的导热系数大于空气的导热系数，所以，当将手放入水中时的对流换热系数远远大于放入空气中的对流换热系数，因此，感觉却不一样。
6． 试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。
【答案】（1）所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度尺寸，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧温度均匀时，热量垂直于板面方向流动。
（2）薄板两侧均匀加热或冷却，以及炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
二、计算题
7． 如图所示，为了得到热水，导热系数为
附注：
（1）管内湍流强制对流换热实验关联式为：冷却
（
）。
2
）
60
℃
时
水
的
物
性
：
（流体被加热
流体被
的水蒸气在管外凝结，其表面传热系数
冷却水在盘管内流动，流速为0.8m/s，黄铜管外径为18mm ，壁厚为1.5mm ，
盘管的弯曲半径为90mm 。冷水进换热器时的温度为25℃，加热到
95℃。试求所需的换热面积及盘管长度。不计管内入口效应修正及温差修正。
（3）弯管修正系数：
图
【答案】（1）求管内表面传热系数。 定性温度：查物性可知
，则
为揣流。因此有：
（2）传热量：
（3）对数平均温差：（4）传热系数：
（5）换热面积及管长：
8． 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:
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。
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