2018年东北大学材料与冶金学院834传热学[专业硕士]考研基础五套测试题
● 摘要
一、基本概念
1． 流动边界层和热边界层。
【答案】流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。
2． 定性温度
【答案】定性温度是指用以确定特征数中流体物性的温度。
3． 肋片效率
和肋壁总效率。
【答案】肋片效率表征单个肋片散热的有效程度，它的物理意义是实际散热量与假设整个肋片表面处于肋基温度下的散热量之比。
肋壁总效率是表征整个肋壁散热的有效程度，它的物理意义是整个肋壁的实际散热量与假设整个肋壁均处于肋基温度下的散热量之比。
二、计算题
4． 直径为12mm ，初始温度为900℃的钢球，突然被放置于温度为25℃，表面传热系数为
的空气中冷却。已知钢球的物性如下
：
试确定钢球中心温度被冷却到120℃所需的时间。 【答案】
可采用集总参数法求解： 由
得：
5． 厚度等于的常物性无限大平板，
初始温度均匀为，过程开始后，左侧有一定热流密度的热源加热，
右侧与低温流体
相接触
，表面传热系数等于常数，所有物性参数已知，
写出该导热问题的数学描写（述）。
【答案】这是一个沿平板厚度方向的一维非稳态导热问题，其微分方程、边界及初始条件为：微分方程：初始条件：边界条件：
6． 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:
7． 某商场的防排烟系统设置有火灾报警系统，其报警系统方式为导线熔断报警，已知该导线的熔点温度等于初始温度
导热系数
密度
比热
若要求该报警系统的导线在突然受到600℃烟气加热情况
下，1分钟内需发出报警信号，导线直径最大为多少？
【答案】假设该问题可以采用集总参数法求解。则
代入解得：
则，校核所以，直径
小于0.05，因此，假设成立。
故导线直径最大为0.54mm 。
8． 平板长0.3m ，以0.9m/s的速度在25°C 的水中纵向运动，求平板上边界层的最大厚度，并绘出它的速度分布曲线（积分方程解）。
【答案】边界层的最大厚度发生在板的末端处，即x=0.3m处。本题要求计算板末端沿壁面法线方向不同距离处的局部速度值，并描绘出速度分布曲线。
25℃时，
计算结果如下表:
表 计算结果表
速度分布曲线略。
9． 换热面积
的逆流式换热器，使用初期能把热容量
的热流体从200
℃降低至140℃, 把冷流体从30℃加热至120℃。但该换热器运行两年后，在冷热流体进口温度不变的情况下，测得冷流体出口温度仅为90℃。
求:（1）该换热器的换热量降低了多少？ （2）该换热器壁面上产生的污垢热阻私为多少？ 【答案】（1）
运行两年后，流体出口温度变化，但仍满足热平衡:
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