2018年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之传热学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 如何理解对流换热过程强弱及对流换热量大小的说法？
【答案】对流换热过程强弱是指传热系数的大小，对流换热的强化与削弱一般从增大或减小传热系数入手。而对流换热量不仅与传热系数有关，还与传热面积、传热温差有关。因此，对流换热量大，对流换热过程不一定强。
2 一维无限大平壁的导热问题，，．两侧给定的均为第二类边界条件能否求出其温度分布? 为什么？
【答案】（1）一维无限大平壁的导热问题，两侧给定的均为第二类边界条件，不能求出其温度分布。
（2）因为第二类边界条件所对应的是温度曲线的斜率，与绝对温度没有对应关系。
3． 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程，并提出提高保温性能的措施或途径。
【答案】（1）传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁，而后通过导热传给内层外壁，内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁，内壁通过导热传热给外层外壁，外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。
（2）措施:内、外层间抽真空，内层外壁及外层内壁作表面处理，减小表面发射率，内、外层间加层，相当于加遮热板。
4． 写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 【答案】体本领的大小；。其中是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向是空间某点的温度梯度；
温度升高的方向，号表示热量沿温度降低的方向传递。
5． 利用肋化换热器来实现水与空气间的换热，若要强化传热，应将肋片加在空气侧还是水侧？为什么？
【答案】（1）为强化传热，应将肋片加在空气侧。（2）原因:与水侧相比，空气侧对流换热系数较小、热阻较大，加肋片后可显著降低传热热阻，提高传热量。
6． 一台氟利昂冷凝器，氟利昂蒸气在光管外冷凝，冷却水在管内流动。为了强化这一传热过程，将管外改为低肋强化表面。后又采用管外与管内均有强化措施的双侧强化管，试分析其原因。
【答案】由于氟利昂蒸气导热系数和气化潜热很小，根据Nusselt 理论解，其凝结表面传热系
数相对于管内对流换热系数要小很多，也就是氟利昂侧传热热阻大。采用低肋管后，可以将氟利昂侧凝结表面传热系数提高十多倍，这时管内传热热阻反而大于氟利昂侧热阻，因而管内也需要进行强化，从而使两侧热阻相当，才能收到更好的强化换热效果。
二、计算题
7． 如图1所示，由半球面和平面组成的半球腔体，其半径及，半球表面绝热，底面均分为1、2两部分。已知表面1为黑体，温度
2的辐射换热量
表达式。（要求:画出网络图、标出各项辐射热阻、求出角系数）
（2）半球表面的温度表面2为灰体，温度发射率求:（1）表面1与表面
图1
【答案】（1）画出给辐射换热系统的热网络图，如图2所示。
图2
由几何结构可知，
又表面1为黑体，则
由表面3绝热可知， 因此，
于是，化简该辐射换热网络图如图3所示。
图3
其中，
由上述辐射换热网络图可知:
（2）由得:又。所以有:
8． 平壁与圆筒壁材料相同、厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆筒内表面积等于平壁表面积，试问哪种情况下导热量大？
【答案】圆筒壁的导热量大。
由题意知，平壁导热量：
圆管壁导热量：
导热量之比：
显然，所以圆筒壁的导热量大。
9． 以薄壁不锈钢管作导体通电加热在管内流动的气体，管子裸露置于室内，试写出在稳态情况下，该管长dx 微元段的热平衡关系。已知钢管电阻为R ，
【答案】热平衡关系如图所示，热平衡关系式应为：
通电加热量=钢管外表面与室内空气的对流换热量+钢管内表面与管内气体的对流换热量 图中，管内气体的质量流量及其电加热量分别为：
热平衡方程为：
式中：分别为管内、外的表面传热系数，为室温。 电流为I ，A 。