2018年大连理工大学能源与动力学院843传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？
【答案】（1）对于漫-灰表面（2）当
式为
3． 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，
第 2 页，共 39 页 ？在什么情况下？当时，是反之则 时，并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律的基本表达
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。
4． 绿色住宅的一种节能方式（夏天少用空调、冬天少用暖气）就是在其房屋前栽种几棵大型落叶乔木，试从传热学角度说明大树的作用。
【答案】夏天室内热负荷主要来自太阳辐射，如房屋前截种几棵大树，枝叶繁茂会遮挡阳光，使房屋处于树荫下，可以凉快些，从而减少使用空调。到了冬天，树叶落光，太阳光线可直射到房屋上，因而又可推迟使用暖气时间或少用暖气。这样便可达到节能的目的。
5． 试说明数的物理意义。及各代表什么样的换热条件？有人认为，
绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？
【答案】（1）
（2）①
求解；②
（3）认为数的物理意义是物体内外热阻之比的相对值。 时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。 代表绝热工况是不正确的，的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，代表了而绝热工况下边界热阻无限大。
6． 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
同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的。
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，
二、计算题
7． 某一维导热平板，无内热源，稳态条件下，平板两表面温度分布分别为
围内导热系数与温度的关系为
【答案】
分离变量，积分得：
代入边界条件
，
第 3 页，共 39 页 在这个温度范求平板内温度分布。
8． 蒸汽管道的外径
热系数准备包两层厚度都是15mm 不同材料的热绝缘层。a 种材料的导b 种材料的导热系数在蒸气管道内表面温度和
a 在里层，绝缘层最外表面温度之差保持不变的情况下，试问下列两种方案哪种散热量较小：（1）
b 在外层；（2）b 在里层，a 在外层；哪一种好？为什么？
【答案】当a 在里层，b 在外层时，其产生的热阻为：
当b 在里层，a 在外层时，其产生的热阻为：
因此，
故所以，第一种情况的保温效果好，而且在相同保温要求下，若采取该保温措施，其费用也会降低。
9． 表面面积为辐射力为
向辐射力。
【答案】
10．外掠平板的边界层的动量方程式为：
）导出边界层的动量积分方程。
【答案】动量方程左右两端从y=0到积分，
展开有，
当
故
因为 时，因此， 试求：沿y 方向作积分（从y=0到求表面法向的定向辐射力及与法向成45℃方向的定
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