2018年同济大学中德学院815传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、名词解释
1． 遮热板。
【答案】遮热板是指插入两个福射换热表面之间以消弱辐射换热的薄板。
2． 肋片效率与肋壁总效率
是衡量肋片散热有效程度的指标，其表达式为:
②肋壁总效率是指肋侧表面总的实际换热量与肋侧壁温均为肋基温度的理想散热量之比；肋壁总效率的物理意义为:
3． 黑体与灰体
【答案】黑体是吸收比为1的物体；灰体是光谱吸收比与波长无关的物体。
【答案】①肋片效率
二、简答题
4． 蒸气中含有不凝结性气体，对膜状凝结换热有何影响？为什么？
【答案】蒸气中含有不凝结性气体，会使得膜状凝结换热表面传热系数大大减小。
原因:蒸气中含有不凝结性气体，在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增加，蒸气抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力；同时蒸气分压力的下降，使相应的饱和温度下降，
减小了凝结的动力也使得凝结过程削弱。
5． 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。
6． 什么是热边界层？能量方程在热边界层中得到简化所必须满足的条件是什么？这样的简化有何好处？
【答案】流体流过壁面时流体温度发生显著变化的一个薄层。能量方程得以在边界层中简化，
必须存在足够大的贝克莱数，即也就是具有的数量级，此时扩散项才能够被忽略。从而使能量微分方程变为抛物型偏微分方程，成为可求解的形式。
7． 简述气体辐射的特点。
【答案】气体辐射对波长有选择性；气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。
8． 为什么热量传递和动量传递具有相似性？雷诺类比适用于什么条件？
【答案】（1）通过边界层分析，得到的边界层动量微分方程式和能量微分方程式形式完全一致，且各自对应的边界条件也是相同的，说明边界层中的速度分布和温度分布具有类似的规律。由于边界层中存在温度梯度，因此产生了热量的传递，传递的热量具体体现为热流密度q ；由于同时存在速度梯度，因此产生了动量传递，传递的动量具体体现为黏性应力
布的相似性说明热量传递与动量传递具有相似性。
（2）雷诺类比适用于Pr=l的流体。
9． 试定性分析下列问题：
（1）夏季与冬季顶棚内壁的表面传热系数是否一样？
（2）夏季与冬季房屋外墙外表面的表面传热系数是否相同？
（3）普通热水或蒸汽散热器片型高或矮对其外壁的表面传热系数是否有影响？
（4）从传热的观点看，为什么散热器一般都放在窗户的下面？
（5）相同流速或者相同的流量情况下，大管与小管（管内或管外）的表面传热系数会有什么变化？
【答案】（1）不一样。因为空气是热气流向上运动，而冷气流向下运动，对于夏季，顶棚内壁温高于室内空气温度，因此夏季顶棚内壁处空气被加热而处于停滞状态；对于冬季，顶棚内壁温低于室内空气温度，冬季顶棚内壁处空气被冷却可向下运动，从而形成较强的自然对流。所以，冬季顶棚内壁的表面换热系数远高于夏季。
（2）—般不相同，因为虽然夏季和冬季房屋外墙外表面的温度均高于室外空气温度，自然对流的规律相似，但表面传热系数是否相同还取决于房屋外表面与室外空气温度之差等因素，此外，夏冬两季室外风速也不相同，对表面传热系数的影响不同。
（3）有影响。因为空气在翅片间流动，起始段表面传热系数较高，稳定段相差不大。因此，起始段相同时，矮翅片的平均表面传热系数高于高翅片的平均表面传热系数。
（4）因为窗户一般为玻璃，其导热系数远高于其他围护结构，导致在冬季其内表面温度较低，当其低于室内空气的露点温度时，易在窗玻璃的内表面结露。如果把散热器放在窗户的下面，由于室内空气通过散热器后的空气温度较高，可提高窗玻璃内表面的温度，从而有效防止结露的发生。
（5）在相同流速或者相同的流量情况下，对于管内或管外流动，小管的表面传热系数高于大
温度分布与速度分
管，且相同流量时影响更大。以管内流动为例，按迪图斯-贝尔特公式，相同流速时，表面传热系数与
成正比；相同流量时，表面传热系数与成正比。
三、计算题
10．直径为12mm ，初始温度为900℃的钢球，突然被放置于温度为25℃，表面传热系数为
的空气中冷却。已知钢球的物性如下
：
试确定钢球中心温度被冷却到120℃所需的时间。
【答案】
可采用集总参数法求解：
由
得：
11．一无限大平板厚度为初始温度为在某瞬间将平板一侧绝热，另一侧置于温度为
的流体中。流体与平板间的表面传热系数h 为常数。写出一维无限大平板非稳态导热的控制方程及边界条件、初始条件。
【答案】图给出了平板非稳态导热的示意图。
导热微分通用方程式为：
结合题意，该问题属于一维、非稳态、无内热源问题，故上述通用微分方程式的y ，z ，关项均可以消掉，上式化简为：
边界条件分别属于第二类和第三类边界，因此该问题的数学描述可以写为：
微分方程：
初始条件：
边界条件：
相
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