2017年山东建筑大学传热学A复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）。
【答案】（1）有以下换热环节及传热方式:由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热； （强制对流）
（2）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。
2． 何谓肋片效率？采用加装肋片来强化换热，对肋片的选材、肋片的形状和肋片效率有何要求？
【答案】肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热量之比。肋片效率的主要影响因素有:
（1）肋片材料的热导率:热导率愈大，肋片效率愈高； （2）肋片高度:肋片愈高，肋片效率愈低； （3）肋片厚度:肋片愈厚，肋片效率愈高； 表面传热系数:表面传热系数愈大，肋片效率愈低。
3． 对于竖壁表面的自然对流，当
时，仍有
自然对流是因温差引起的，但
的流
动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？
【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。
4． 用高斯-赛德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛的解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？
【答案】（1）高斯-赛德尔迭代法求解代数方程时不一定能得到收敛的解；
（2）不一定能得到收敛的解其原因不是因为初场的假设不合适，而是由于迭代方式不合适。
5． 两根直径不同的蒸汽管道，外表面敷设厚度相同，材料相同的绝热层。若两管道绝热层内外表面温度分别相同，两者每米长的热损失相同吗？
【答案】不相同，大管的传热面积大，热损失大。
6． 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？
【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。
二、计算题
7． 竖直管道高20m ，管内径为15mm , 进口温度为25°C 的冷水经管道后被加热到40°C , 冷水的质量流量为0.25kg/s, 水的比定压热容为热系数。
【答案】⑴（2）
可见，考虑位能后总能量仅增加了0.31%, 完全可以忽略不计。
（3）因
故
8． 如图所示的一维平壁的非稳态导热，已知边界面周围流体温度和边界面与流体之间的表面传热系数h ，取步长为
针对边界节点1，应用热平衡法推导出数值计算的显式差分格式，并给
出数值求解的稳定性条件。
试求:①水的加热量为多少？②若考虑
位能，水的总能量增大多少？③设管内壁温度为55°C ，水的平均温度取进出口平均值，求表面传
图
【答案】热平衡方程为：
整理得到：
令
则显式差分格式为：
稳定性条件为：
所以
当
取定后，
受上式限制。
9． 一球形热电偶接点，设计时要求该接点与流体接触后在Is 内能使其过余温度迅速下降至初始过余温度的5%。设该接点与流体间的表面传热系数为半径。已知接点材料的物性
：
【答案】假定该题目满足集总参数法求解条件，则:
解得：
验算：
符合集总参数法求解要求。
10．—种测定物体黑度（发射率）的简便方法如下:用被测材料做一球体，其中装入电加热器及测定表面温度的热电偶，然后把该球体放入一个非常大的抽真空的容器内。设球直径为4cm , 球表面，温度为400℃且均匀大容器壳体温度为0℃, 表面发射率为0.6, 在稳态下球内电功率消耗为40W , 试计算此时球体表面的黑度。
【答案】用1代表球体，用2代表外壳。因为外壳非常大，面积部包裹，所以角系数
由于外壳将球体全
试计算球形接点的最大允许
根据两个封闭灰体间的辐射换热有:
11．将初始温度为20℃的热电偶突然放入温度为250℃的气流中，10秒钟后热电偶的温度为85℃。试问：热电偶的温度上升到180℃需要多少时间？
【答案】由集总参数法可知：
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