2018年江苏科技大学能源与动力工程学院807传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、名词解释
1． 肋效率
【答案】肋效率是指肋片的实际散热量与假定整个肋表面均处于肋基温度时的理想散热量的比值，是衡量肋片散热有效程度的指标，表达式为:
2． 辐射力
【答案】单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的包含所有波长的辐射能。
3． 遮热板。
【答案】遮热板是指插入两个福射换热表面之间以消弱辐射换热的薄板。
二、回答题
4． “善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。你认为对吗？为什么？
【答案】基尔霍夫定律对实际物体成立必须满足两个条件:物体与辐射源处于热平衡，辐射源为黑体。也即物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比也越大，善于发射的物体，必善于吸收同温度下的黑体辐射。所以上述说法不正确。
5． 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。
6． 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。
7． 以任意位置两表面之间用角系数来计算辐射换热，这对物体表面做了哪些基本假设？
【答案】推导角系数的三条假设是:
（1）换热表面为非凹表面（排除表面自身辐射换热的情况）；
（2）换热表面为漫福射表面，即物体发射的定向辐射强度及反射的定向辐射强度与方向无关；
（3）物体表面的辐射物性均匀，即温度均匀，发射率及反射率均匀。
8． “对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。
【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；
②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。
（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动；
②对流换热是导热与热对流的综合作用；
③对流换热非基本传热方式。
9． 速度边界层的概念及如何定义边界层厚度。
【答案】这种在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称为速度边界层（或流动边界层）。通常规定达到主流速度的99%处的距离定义为边界层厚度，记为
10．水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？
【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；
（2）水的比热容比空气的比热容大得多，
常温下水的
面传热系数比空气大得多。
而空气的两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表
三、计算题
11．一初始温度为的固体，被置于室温为的房间中。物体表面的发射率为表面与空气间的表面传热系数为h 。物体的体积为V ，参与换热的面积为A ，比热容和密度分别为c 及
热阻可略而不计，试列出物体温度随时间变化的微分方程式。
【答案】该物体在冷却或加热过程中，与周围流体间存在对流换热，与周围环境间存在辐射换热。设环境温度与流体温度相等，则单位时间内对流换热量分别表示为：
由热平衡方程：
物体的内辐射换热量和内能增量可
注意：当物体被冷却时，
但故
代入热平衡方程，得：
初始条件： 但故当物体被加热时，
这就是热平衡方程等式左边加上“﹣”的原因。
12．一直径为100mm 的薄壁水平长管，管内有蒸汽通过使管保持温度为120℃, 在管的外侧有一同心的辐射热屏，若管和热屏之间的空气间隔为10mm ，热屏表面温度为35℃, 管和热屏是漫射灰表面，且黑度分别为0.8和0.1。试画出管和热屏间辐射换热的网络图，并求单位管长上的辐射热流量。
【答案】设管为表面1，热屏为表面2, 辐射换热的等效电路图如图所示。
图
表面1对表面2的角系数为则:
一侧表面受温度为表面传热系数为h 的气 13．一块无限大平板，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：
引入过余温度 则:
.
上述控制方程的通解为：