2018年华北理工大学冶金与能源学院817传热学考研核心题库
● 摘要
一、填空题
1． 气体辐射的贝尔（Bell ）定律是_____。 【答案】, 其中, 为投射到气体界面x=0处的光谱辐射强度, 为通过一段距离x 后的辐射强度, 为光谱减弱系数
2． 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。
3． 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
4． Pr （普朗特）准则反映_____的准则，它表征了_____的相对大小。
【答案】流体中动量扩散能力与热扩散能力；流动边界层与热边界层
5． 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
6． 方程是_____微分方程，式中的参数是_____。
【答案】二维、稳态、无内热源、不可压缩、常物性的对流传热能量守恒；热扩散率
7． 换热器的热计算方法主要有_____和_____。
【答案】平均温差法；传热单元数法
8． 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
9． 对于高温换热器，为了避免出现较高壁温，常优先考虑采用_____流动形式。
【答案】顺流
【解析】因为对于逆流换热器，热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该
处的壁温特别高。所以对于高温换热器，为了避免出现较高壁温，常优先考虑采用顺流的流动形式。
10．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:
11．沸腾危机是_____。
【答案】核态沸腾区中热流密度的峰值点，被称为临界热流密度（俄文文献常称为沸腾危机）
二、简答题
12．为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？
【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收
，，黑色表面有利于吸收可见光（属于短波辐射）；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。
两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。
（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面
，由基尔霍夫定律，反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不需要做成黑色。
13．若严冬和盛夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感是否冬夏相同？
【答案】不相同。人体与周围环境的热交换包括对流换热和辐射换热。（1）对流换热，本题可认为对流换热量冬夏差别不大，因为人体温度冬夏基本相同，室内空气温度相同，其自然对流换热系数及换热温差相同，因此对流换热量基本相同；（2）辐射换热，辐射换热量冬夏差别较大，因为冬季围护结构温度比夏季要低得多，因此冬季人体通过辐射散热量要大于夏季，当严冬和盛
夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感冬夏是不同的，冬季会有明显更冷的感觉。
14．太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收率为0.9, 它本身的发射率为0.3, 这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？
【答案】（1）这一现象与基尔霍夫定律不矛盾。
（2）原因:基尔霍夫定律的基本表达式为
表面的定向光谱发射率等于它的定向光谱吸收比。
太阳能集热器的吸收板表面上覆盖的选择性涂层，它所吸收的阳光来源于太阳，它对阳光的
，它表明:在热平衡条件下，
吸收比是针对太阳温度而言的; 而它本身的发射率是针对其自身的温度。太阳的温度与太阳能集热器吸收板表面的温度显然不同。温度不同使阳光与太阳能集热器吸收板表面自身辐射的光谱分布也不同。所以，这种选择性涂层能使表面吸收阳光的能力与本身辐射的能力不一样与基尔霍夫定律并不矛盾。
15．什么是显式格式？什么是显式格式计算中的稳定性问题？
【答案】（1）在非稳态导热的差分分析中，取温度对时间的向前差分，使后一时刻的温度分布完全取决于前一时刻的温度分布，而不必联立方程求解。这样的差分格式称为显式。
（2）在显式计算中，时间步长和空间步长的选择会影响求解过程的稳定性，选择得不适当会使温度产生震荡，而不收敛于某一数值，这是不符现实的。
16．什么是非稳态导热问题的乘积解法，该解法使用条件是什么？
【答案】（1）对于二维或三维非稳态导热问题的解等于对应几个一维问题解的乘积，其解的形式是无量纲过余温度，这就是非稳态导热问题的乘积解法。
（2）非稳态导热问题的乘积解法使用条件是恒温介质，第三类边界条件或边界温度为定值、初始温度为常数。
17．肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降和散热表面积增加。因而有人认为，随着肋片高度的
增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片散热量反而会下降。试分析这一观点是否正确。
【答案】（1）这一观点是不正确的。
（2）计算公式表明，肋片散热量与
以散热量不会
随高度増加而下降。
18．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。
19．结合非稳态导热分析解的形式，分析热扩散率在非稳态导热中的作用。
【答案】从分析解形式可见，物体的无量纲过余温度是傅里叶数的负指数函数，即表示在相同尺寸及换热条件下，热扩散率越大的物体到达指定温度所需的时间越短，这正说明热扩散率所代表的物理含义。
的双曲正切成正比，而双曲正切是单调增加函数，所