2017年昆明理工大学土木工程学院840传热学考研强化模拟题
● 摘要
一、填空题
1． 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
2． 纵掠平板强迫对流换热的能量方程为_____。
【答案】
3． 半球内壁对底部半圆的角系数为_____。
【答案】
【解析】简单示意图如图所示。
图
根据角系数的相对性, 可得:根据角系数的可加性:根据对称性可知:由上面等式可知:
所以半球内壁对底部半圆的角系数为
。
。其中
,
4． 换热器效能的定义是_____，其物理意义是_____。
【答案】
【解析】换热器的效能
；换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 定义为:
。式中，分母为流体在换热器中可能发生的最
大温差值，而分子则为冷流体或热流体在换热器中的实际温度差值中的大者。
5． 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
6． 肋片效率是_____。
【答案】实际散热量与假设整个肋表面处于肋基温度下的散热量
7． 管内强迫对流换热，一般来说，流体的导热系数变大，表面换热系数_____，流体的粘度变大，表面换热系数_____。
【答案】变大；变小
【解析】以管槽内湍流强制对流传热为例，对于常规流体，最普遍的关联式为：
根据雷诺数定义可知：根据普朗特数定义可知：根据努塞儿数的定义式可知：
。
。
n=0.4） （假设是热流体，。
。
代入传热关联式，整理后可得对流传热系数为：
由上式可知，如果流体的导热系数变大，则表面换热系数变大；如果流体的粘度变大，表面换热系数变小。
8． 导热微分方程的推导依据是_____和_____。直角坐标下一维，非稳态、无内热源导热问题的导热微分方程可以表示成_____。
【答案】 傅里叶定律:能量守恒定律:
9． 肋效率的定义是_____，当肋片高度为_____时肋效率达到100%。
【答案】
；零
10．强制对流换热系数大小与流体的物性有关，影响它的流体物性有_____。
【答案】
【解析】分析流体物性对强制对流换热系数大小的影响，需要考查相适用的实验关联式。以管槽内湍流强制对流传热为例，Dittus-Boelter 公式为最普遍的关联式：
其中
，
整理后可得：
。
由上式可知，影响强制对流换热系数大小的流体物性有：
11．自然对流是指_____。
【答案】不依靠泵或风机等外力推动，由流体自身温度场的不均匀所引起的流动
二、简答题
12．用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。
【答案】用错制的水壶烧开水时，由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数，根据传热过程的特点，水壶的温度近似等于壶内水的温度，而壶内水的温度不超过100℃，因此水壶不会被烧坏；而一旦壶内的水烧干后，壶内壁面与空气发生自然对流传热，表面传热系数较小，此时水壶壁面温度接近于火焰的温度，而火焰的温度非常高，高于铝的温度极限，水壶很快就被烧坏。
13．水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？
【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；
（2）水的比热容比空气的比热容大得多，
常温下水的
面传热系数比空气大得多。
14．从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？
【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:
当忽略液柱静压差时，
由热平衡条件可知，
与
对应的饱和温度为
令
与
对应的蒸气饱和温度为
由于
可以看出，沸腾液体总是具有一定的过
而空气的
两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表
热度
15．冬天，在相同的室外温度条件下，为什么骑摩托车比步行时感到更冷些，一般要戴皮手套和护膝？
【答案】因为强制对流换热强度与流体壁面之间的相对速度有关，相对速度越大，对流换热越强。与步行相比，骑摩托车时相对速度较大，对流换热强度大些，因此人体会散失较多的热量从而感到更冷些。
皮手套和护膝，由于透气性差、导热系数小，增加了传热热阻，降低了散热量，从而起到保护作用。
16．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