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一、简答题

1． 温度为T 的灰体，其有效辐射是否有可能大于同温度下的黑体福射？

【答案】有可能。因为有效辐射等于自身辐射与投入辐射的反射部分之和，反射部分越大，有效辐射也越大，因此，完全有可能某一温度下的物体其有效辐射大于同温度下的黑体辐射。

2． 温度同为20℃的空气和水，假设流动速度相同，当你把两只手分别放到水和空气中，为什么感觉却不一样？

【答案】尽管水和空气的流速和温度相同，由于水的密度越为空气的1000倍，而动力粘度则相差不多，在相同的特征尺度下，所当将手放入水中的以雷诺数要远大于放入空气中的雷诺数，因此，放入水中的努赛尔数大，另一方面，又由于水的导热系数大于空气的导热系数，所以，当将手放入水中时的对流换热系数远远大于放入空气中的对流换热系数，因此，感觉却不一样。

3． 热量、热流量与热流密度有何联系与区别？

【答案】（1）①热量Q ，其单位为J （kJ ）; ②热流量内传递的热量，又称传热速率；③热流密度q ，其单位为面积所传递的热量。

（2）如记为传热时间，则三者间有如下的关系:

式中，A 为传热面积，

4． 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。 其单位为W （kW ）,

是单位时间

q 是单位时间内通过单位

5． 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。

6． 非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么？

【答案】导热物体内部导热热阻忽略不计，即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为

：

或

（M 是与物体几何形状有关的无量纲数）

二、计算题

7． 进口温度为的流体流壁温为比定压热容为换热量为:

【答案】

设流体出口温度为U ,

平行平板通道截面宽度为W ,

两板间距为

周边长度为

常数的平行平板通道，通道长为L ，流体质量流量为M ，

设流体与平板间的表面传热系数h 为常数，试证明流经该通道后流体与平板间的

。由热平衡方程式可得:

由题意知:

常数

从0〜L 积分得:

故

若两板间距5很小，取通道宽度W=lm，则U=2，命题得证。

8． 速度为

温度为的流体绕流温度为的恒壁温平板，若Pr<

程求解温度边界层厚度（温度分布可以取一次多项式近似）。

【答案】边界层能量积分方程：

假设温度分布取为一次多项式近似：t=b+cy 根据边界条件

求得因此，

当Pr<

将上列各式代入边界层能量积分方程，有

即

为常数，另一侧向温度为

的环境散热，

温度边界层厚度为：

9． 一厚为的无限大平板，其一侧被加热，热流密度表面传热系数为

并求出平板内的温度分布函数及平板的最高温度。

平板导热系数为常数。试列出平板中稳态温度场的微分方程式及边界条件，

【答案】建立如图所示的坐标，则该问题的微分方程式及边界条件为：

求解微分方程，得：将两边界条件代入，

解得

则单层平壁内的温度分布表达式为：

平板中温度最高的界面在x=0处，因此平板的最高温度为：

图