2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研基础五套测试题
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2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研基础五套测试题（一） . 2 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研基础五套测试题（二）13 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研基础五套测试题（三）27 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研基础五套测试题（四）39 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研基础五套测试题（五）51
一、简答题
1． 试说明用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想。
【答案】用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想是用有限小元体代替微分分析中的无限小微元体，用傅里叶定律写出与周边元体的导热量，由净导热量与内热源量和内能增量之间的能量平衡关系得到节点方程。
2． 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。
3． 从传热角度解释冬天室内散热器应该放置的合理位置。
【答案】冬天室内散热器应放置在相对较低的位置，这种情况下，散热器周围空气形成自然对流，被加热的空气密度减小向上浮升，从而整个房间的空气都被加热；散热器尽量放置在靠近外墙、外窗处，这样室外冷空气进入室内后即被散热器加热，保证流过室内的空气为热空气，不至使人产生吹冷风的感觉。
4． 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。
5． 在气温为10℃的房间内用细绳吊一段直径均匀的圆柱冰块，过一段时间后，冰块的形状会发生哪些变化？冰块会在绳上完全融化吗？
【答案】由题意知，该冰柱的融化过程相当于竖圆柱的自然对流换热。根据竖壁自然对流换
热的机理，由于冰柱壁面温度低于周围空气温度，故流体贴壁向下流动，边界层上部薄而下部厚。局部对流换热系数上部较大而下部较小，因此，虽然冰柱整个会慢慢融化，但是上部融化较快，其形状会变得上部细、下部粗，不等在绳上全部融化完就会掉在地上。
6． 根据对导热系数主要影响因素的分析，试说明在选择和安装保温隔热材料时要注意哪些问题。
【答案】（1）根据工作温度选择适合的保温材料；
（2）进行保温计算时应考虑温度对保温材料导热系数的影响；
（3）选择导热系数小的材料，其密度在最佳密度附近，使其具有最佳保温性能；
（4）保温材料的保温性能受水分影响很大，必须采取防水措施；
（5）采用各向异性材料时要注意导热方向对导热系数的影响。
7． 写出毕渥数与努塞尔数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。 【答案】固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；
里面的壁面上流体的无量 为流体导热系数。纲温度梯度；两者不同之处在于：里面的为固体导热系数，
8． 写出格拉晓夫准则（数）的表达式及物理意义。 【答案】
9． 解释边界层中
【答案】边界层中的物理意义。 表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。 的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。
10．用厚度为的2块薄玻璃组成的具有空气夹层的双层玻璃窗和用厚度为
的单层玻璃窗传热效果有何差别？试分析存在差别的原因。 的1块厚玻璃组成
【答案】（1）两玻璃窗传热效果的差别:双层玻璃窗的传热效果比单层玻璃窗差。
（2）存在差别的原因:双层玻璃窗增加了空气夹层，通常夹层厚度远小于窗的高度，自然对流难以展开，且空气的导热系数很小，因此増加了空气层热阻，传热系数比单层玻璃窗更小，保温效果更好。
二、计算题
11．采用一个大型制冷系统-15℃的盐水来冷却某大楼空调设备中需要冷却的水，制冷量为105kW 。从空调设备表冷器中出来需要予以冷却的水，以10℃的温度进入一个管壳式换热器。该换热器使冷却水的出口温度不低于5℃，传热系数为
动，试画出以盐水出口温度为函数的换热器面积曲线。
【答案】为计算简便，假设换热器按逆流方式运行，则:
如果被冷却的水于管内流
列表计算结果如下表:
表
为一对数曲线。
12．位于寒冷地区的一大直径输油管的外径为lm ，壁厚45mm ，油管外侧绝热良好。未送油前油
，，管温度为-20℃然后80℃的热油突然流经该油管与内壁间的表面传热系数
内油管单位长度上所吸收的热量。输油管的
称面，
可把该问题视作半厚的无限大平壁的非稳导热。
①输油5min 后油管外表面的温度：
②输油5min 后内表面的瞬时热流密度：
试确定：①输油5min 后油管外表面的温度；②输油5min 后内表面的瞬时热流密度；③输油5min
【答案】由题意知输油管长度、周长远大于其厚度，由于输油管外侧绝热，以绝热面作为对
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