2017年天津大学传热学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水以哪些方式散发热量？打开水壶盖和盖上水壶盖，开水的冷却速度有何区别？
【答案】（1）用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水散发热量的方式:①水壶与地面间以导热方式传递热量；②水壶与周围空气间以自然对流换热方式传递热量，与周围环境以辐射换热方式传递热量；③壶嘴以蒸发方式散发热量。
（2）打开壶盖后，开水的蒸发速度加快，因此打开水壶盖相对于盖上水壶盖冷却得更快。
2． 简要画出大空间沸腾换热的沸腾曲线，简述大空间沸腾换热的主要过程与机理。
【答案】如图所示。
水在1个大气压下大空间沸腾换热的沸腾曲线如图所示。随着壁面过热度的増高，出现4个换热规律不同的区域。
（1）自然对流沸腾:沸腾温差很小，壁面上只有少量气泡产生，而且气泡不能脱离壁和上浮，看不到沸腾的现象，热量依靠自然对流过程传递到主体。
（2）泡态沸腾:B 点后开始产生大量气泡。气泡在壁上生成、长大，随后因浮力作用而离开壁。由于气泡大量迅速的生成和它的激烈运动，换热强度剧增，热流密度急剧增大，直到达到热流密度的峰值。
（3）过渡态:C 点后，生成的气泡过多，在加热面上形成气膜，开始时是不稳定的，气膜会突然裂开变成大气泡离开壁，阻碍了传热，换热状况恶化。
（4）膜态沸腾:壁面全部被一层稳定的气膜所覆盖，气化只能在气膜与液的交界面上进行，气化所需要的热量靠导热、对流、辐射通过气膜传递。此时壁温很高，辐射换热随热力学温度4次方急剧增加，D 点后热流密度又继续回升。
图 大空间沸腾换热的沸腾曲线
3． 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。
4． 为什么珠状凝结的表面传热系数比膜状凝结的高？
【答案】由于珠状凝结时表面不易形成凝结液膜，相比膜状凝结没有液体膜层热阻，蒸气直接与冷壁面接触，因而表面传热系数高。
5． 简述和准则的物理意义。和图形表示）。
【答案】
表示物体内部导热热阻
与物体表面对流换热热阴
的比值，它和第三
时，一维平板非稳态导热温度分布的特点（用
类边界条件有密切的联系。
是非稳态导热过程中的无量纲时间，表示非稳态导热过程进行的深度。
意味着平板的导热热阻趋于零，平板内部各点的温度在任一时刻都趋于均匀一致，如
图1所示。
表明对流换热热阻趋于零，平板表面与流体之间的温差趋于零，如图2所示。
图
1
图2
6． 两物体的温度分别为100℃及200℃，若将其温度各提高450℃并维持其温差不变，其辐射换热热流量是否变化？
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比，而非一次方成正
比。
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 ，
，试证明流经该通道后流体与平板间的设流体与平板间的表面传热系数h 为常数
。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 一根外径为25mm ，，，外表面温度为120℃的管子上沿周向均匀布置12根纵肋。肋厚为2.5mm ．
肋高19mm 。肋片导热系数为
【答案】
单位管长每片肋片的散热量：
加肋后单位管长散热量：
空气温度为27℃，表面传热系数为试
求加肋后该管的换热量与未加肋时换热量之比。
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