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仿真模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 换热器。
【答案】用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置统称为换热器。
2． 发射率
【答案】发射率是指实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值。
3． 灰体
【答案】灰体是指光谱吸收比与波长无关的物体。
二、判断题
4． 当发生饱和沸腾时，液体主体温度高于大容器壁面温度
【答案】错
【解析】当发生饱和沸腾时，存在壁面过热度，即壁面表面温度与液体饱和温度的温差。
5． 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。
6． 管内湍流换热，雷诺数越大，则对流换热系数也越大。（ ）
【答案】错
7． 自然对流换热且流态为揣流时，在其他条件不变的情况下，圆管水平放置和竖直放置其平均对流换热系数相等。（ ）
【答案】对
8． 在工业上常见的温度范围内, 空气由明气体。（ ）
【答案】错
【解析】在工业上常见的温度范围内, 分子结构对称的双原子气体, 如氧、氮, 实际上并无发射
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（ ）
的与的组成, 因此, 不可以把空气看作为透
和吸收辐射能的能力, 可认为是热辐射的透明体。因而空气可看作是透明气体。
三、简答题
9． 有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺谟图计算所得的结果是错误的。其理由是：诺谟图表明，物体中各点的过余温度的比值仅与几何位置及看法？请说明其理由。
【答案】这种看法不正确，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变，但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。
10．什么是热边界层？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
有关，而与时间无关。但当
时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋近流体温度，所以两者是有矛盾的。你是否同意这种
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。
11．冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。
你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）
【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的
倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，
致使冰箱保冷性能下降。
12．对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？
【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。
13．在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？
【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。
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14．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，代表了
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，
而绝热工况下边界热阻无限大。
15．已知导热物体中某点在密度矢量？
【答案】（1）矢量大小:
三个方向上的热流密度分别为如何获得该点的热流
（2）矢量的方向余弦:
16．写出格拉晓夫准则（
【答案】
数）的表达式及物理意义。
表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。
四、计算题
17．某一加热板的壁厚为板的上下两侧边界面
导热系数且
该加热板具有均匀内热源
已知该加热
左侧边界面为绝热面，右侧边界面与温度为的流体直接
接触，且表面传热系数为h ，试建立该加热板稳态导热的数学模型。
【答案】该问题的物理模型如图所示。 导热微分方程式的通用形式为：
由题意可知，该问题的温度分布不受z ，因素的影响，且导热系数程可以化简为：
左侧边界为第二类边界条件：
右侧边界为第三类边界条件：
上侧边界为第一类边界条件
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因此导热微分方