2017年北京市培养单位材料科学与光电技术学院814热工基础之传热学考研题库
● 摘要
一、名词解释
1． 流动边界层
【答案】流动边界层，又称速度边界层，是指固体壁面附近流体，由于粘性导致速度急剧变化的薄层。
2． 对流换热
【答案】对流换热是指由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。
3． 肋效率
【答案】肋效率是指肋片的实际散热量与假定整个肋表面均处于肋基温度时的理想散热量的比值，是衡量肋片散热有效程度的指标，表达式为:
二、判断题
4． 黑体的温度越高，其单色福射力最大撕对应的波长则越小。（ ）
【答案】对
5． 对流换热系数只与流体掠过固体壁面的速度有关。（ ）
【答案】错
6． 蒸汽在低于饱和温度的壁面接触时所可能出现的膜状凝结形式或珠状凝结形式主要取决于接触壁面表面的湿润能力。（ ）
【答案】对
【解析】蒸气与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好地湿润壁面，它就在壁面上铺展成膜，即出现膜状凝结，如果凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个的小液珠，即出现珠状凝结。
7． 无论是计算圆管水平放置还是竖直放置的管外自然对流换热时，其定性尺度均为圆管的外径。（ ）
【答案】错
8． 在非稳态导热过程中，当物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，或者表面换热系数极大时，可以忽略其内部导热热阻。（ ）
【答案】错。
【解析】由毕渥数的表达式：
或者表面换热系数极大（即保证毕渥数
可知，当物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，，可以忽略其内部热阻。 ）
三、简答题
9． 扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么? 有人认为只要扩展表面细长，就可按一维问题处理，你同意这种观点吗？
【答案】（1）扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是扩展表面细长，且导热系数大；
（2）不同意，表面传热系数相对较小的条件下（）才可以按一维问题来处理。
10．用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。
【答案】（1）选用导热系数更小的材料作套管；
（2）尽量增加套管高度，并减小壁面导热系数；
（3）强化套管与流体间的换热；
（4）在储气筒外包以保温材料。
11．钢铁表面约500℃, 表面看上去为暗红色；当表面约1200℃时，看上去变为黄色，这是为什么？
【答案】根据普朗克定律所揭示的关系，随着温度的升高，辐射能量中可见光所占份额相应增加所至。
12．什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关？什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素相关？它们之间有什么区别？
【答案】物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它与物体的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和温度相关，而且与投入福射的能量随波长的分布相关，也就是与投入福射的发射体的种类、温度和表面特征相关）。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。
13．写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 【答案】。其中是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热
体本领的大小；是空间某点的温度梯度；是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向，号表示热量沿温度降低的方向传递。
14．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
；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身收可见光（属于短波辐射）
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。
15．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。
16．什么是显式格式？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。
四、计算题
17．在电磁炉上使用平底茶壶烧开水，已知通过茶壶底部的热流密度
侧的水垢厚度分别为1mm 和2mm ，水垢的导热系数求水垢的下表面温度分别为多少？
【答案】通过水垢的热流密度计算公式为：
因此：
当
当
假设茶壶下水垢上表面温度即当水垢厚度分别为1mm 和2mm 时，水垢下侧温度分别为152℃和195℃。