当前位置：问答库＞考研试题

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（强制对流）；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；

（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． 不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗? 热流线为什么与等温线垂直？

【答案】（1）热流线也不能相交。这是因为与热流线垂直方向没有热流分量。

（2）热流线与等温线垂直的原因是因为如热流线不垂直于等温线，则等温线上必有一热流分量。而等温线上无温差，q=0, 只有热流线垂直于等温线才能使等温线上的分热流为零。

3． 为什么热量传递和动量传递具有相似性？雷诺类比适用于什么条件？

【答案】（1）通过边界层分析，得到的边界层动量微分方程式和能量微分方程式形式完全一致，且各自对应的边界条件也是相同的，说明边界层中的速度分布和温度分布具有类似的规律。由于边界层中存在温度梯度，因此产生了热量的传递，传递的热量具体体现为热流密度q ；由于同时存在速度梯度，因此产生了动量传递，传递的动量具体体现为黏性应力

布的相似性说明热量传递与动量传递具有相似性。

（2）雷诺类比适用于Pr=l的流体。

4． 如何理解对流换热过程强弱及对流换热量大小的说法？

【答案】对流换热过程强弱是指传热系数的大小，对流换热的强化与削弱一般从增大或减小传热系数入手。而对流换热量不仅与传热系数有关，还与传热面积、传热温差有关。因此，对流换热量大，对流换热过程不一定强。

5． 何为过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域？

【答案】过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。

饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。

大容器饱和沸腾曲线分为:核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

第 2 页，共 74 页 温度分布与速度分

6． 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。

7． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。

【答案】用一只手握住盛有热水的杯子，手所感受到的是杯子外壁面的温度。不搅拌时，杯中的水与杯子间为自然对流传热，这种情况下的对流传热系数相对较小，杯子外壁面的温度相对较低；当另一只手用筷子快速搅拌热水，水在杯中随着搅拌而旋转，水与杯子间的换热为强制对流换热，对流传热系数增大，水与杯子间的换热量增加，杯子外壁面的温度升高，因此握杯子的手会显著地感到热。

8． 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热，这样能预测温度场的解吗？

【答案】根据所给边界条件，可以判断该物体没有热流，所以物体各点温度均为tf 。

9． 用厚度为的2块薄玻璃组成的具有空气夹层的双层玻璃窗和用厚度为的1块厚玻璃组成的单层玻璃窗传热效果有何差别？试分析存在差别的原因。

【答案】（1）两玻璃窗传热效果的差别:双层玻璃窗的传热效果比单层玻璃窗差。

（2）存在差别的原因:双层玻璃窗增加了空气夹层，通常夹层厚度远小于窗的高度，自然对流难以展开，且空气的导热系数很小，因此増加了空气层热阻，传热系数比单层玻璃窗更小，保温效果更好。

10．冬天阳光照射的中午晒棉被，试从传热的角度解释晚上睡觉时还会暖和的原因。

【答案】棉被经日晒变得蓬松，空气进入到棉被中，而空气的导热系数较小，相当于增加了导热热阻，因而睡觉时还觉得暖和。

二、计算题

11．一块无限大平板，单侧表面积为A ，初温为流冷却，另一侧受到恒定热流密度一侧表面受温度为表面传热系数为h 的气的加热，内部热阻可以忽略。试列出物体内部的温度随时间变化的微分方程式并求解之。设其他几何参数及物性参数已知。

【答案】由题意知，物体内部热阻可以忽略，温度仅为时间的函数，一侧的对流换热和另一侧恒热流加热作为内热源处理，根据热平衡可得控制方程为：

初始条件：

第 3 页，共 74 页

引入过余温度则:

.

的环境处于热平衡上述控制方程的通解为：由初始条件有：故温度分布： 12．直径为单位长度电阻为R 、发射率为的金属棒，初始时与温度为

状态，后通过电流【答案】

已知棒与环境的表面传热系数为。试导出通电流期间金属棒温度随时间变化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。（不用求解）

13．两块平行放置的平板的表面发射率均为0.8, 温度分别为及板间距远小于板的宽度和高度，试计算:（1）板1的本身辐射；（2）对板1的投射辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）板1，2间的辐射换热量。

【答案】本题为两无限大平行灰表面间的辐射换热，需掌握本身辐射、投射福射、反射辐射和有效辐射等基本概念。

（1）板1的本身辐射:

（2）对板1的投射辐射，即为板2的有效福射为此，先求两板间的辐射换热量:

因

第 4 页，共 74 页