2018年安徽工业大学能源与环境学院813传热学考研基础五套测试题
● 摘要
一、简答题
1． 试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。
【答案】（1）所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度尺寸，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧温度均匀时，热量垂直于板面方向流动。
（2）薄板两侧均匀加热或冷却，以及炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
2． 写出努谢尔数
与毕渥数
数
表达式并比较异同。
与
数
完全相同，但二者的物理意义却不数一般是待定准则。
数的物理意
【答案】从形式上看
，
同。
数中的为流体的导热系数，而一般未知，因而
数一般是已定准则。
义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换的强弱。而导热系数，且一般情况下已知，
与外部对流热阻
的相对大小。
数中的为导热物体的
数的物理意义是导热体内部导热热阻
3． 冬天，房顶上结霜的房屋保暖性能好，还是不结霜的好？
【答案】（1）同样的室温条件下，房顶上结霜的房屋保暖性能好。
（2）原因是结霜屋顶的热阻更大，使得其外表面温度较低，因而保暖性能好。
4． 传热学中通常把“管内流动”称为内部流动，将“外掠平板”、“外掠圆管”称为外部流动，试说明它们的流动机制有什么差别。这些对流换热问题的数学描述有什么不同？
【答案】（1）它们的流动机制的差别在于管内流动，其流体的发展受到管内空间的限制；而外掠平板或外掠圆管，其流体的发展不受外界的限制。
（2）这两类对流换热问题的数学描述的不同之处在于：①定型尺寸不同，如管内流动，定型尺寸选用管内径，而外掠平板，定型尺寸选用板长，外掠圆管定型尺寸选用管外径；②由于内流动受到流动空间的限制，除流动入口段以外，边界层理论不适用于流动充分发展段，因此不能采用数量级分析的方法简化对流换热微分方程组；③边界条件的描述也不相同，内流问题应考虑流动与换热的对称性。
5． 灰体表面的有效辐射和本身辐射哪一个大些？
【答案】灰体表面的有效辐射大些。
，因
，则
。
6． 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。
【答案】（1）基本思想：把在时间、空间上连续的温度场用有限个离散点温度的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些点温度值的代数方程，获得各离散点上的温度值。
（2）步骤：①按所求问题的几何形状、求解精度和稳定性条件划分差分网络；②按物理条件和边界条件建立各节点差分方程，构成差分代数方程组；③求解。
二、分析题
7． 为强化传热，可采取哪些具体措施？
【答案】
根据基本传热方程式
可知强化传热可以从以下三方面着手:增加传热面
积，增加传热温差，增加传热系数（减小传热热阻）。
具体措施如下:（1）扩展表面，例如増加各种肋片，既有增加面积的作用，又有增加流体中的扰动；（2）粗糙表面，能增强流体的扰动与混合，对于沸腾能增加汽化核心；（3）增加扰流元件，能加强流体中的扰动与混合；
（4）较少污垢热阻。
三、计算题
8． 厚度为
的平壁，该平壁无内热源，且平壁的导热系数
其中a ，b 为常数。已知平
壁中的稳态温度分布曲线如图所示，请判断三种情况下b 的符号（即b>0，b=0，b<0）。
图 温度分布示意
【答案】由题意可知，该问题为稳态，无内热源问题，结合傅里叶定律的数学表达式：
（1）从图（a ）中可以看出，x=0到则需
为常数，因此b=0。
之间，之间，
因此，若使因此，若使
恒定不变，
则需恒定不变，
则需
（2）从图（b ）中可以看出，x=0到所以b<0。
（3）从图（c ）中可以看出，x=0到所以b>0。
之间，为常数，因此，若使恒定不变，
9． 截面积1m ×1m 的矩形地下管沟中敷设了一根外径
质量流量
保温层，
其导热系数
管沟内空气温度
数
试求:（1）每米长蒸汽输送管道的热损失
表面发射率
管沟壁面温度
=150mm
的水平蒸汽输送管道。温度
己测得保温层外表面温度发射率
如忽略管壁导热热阻，
）
，的饱和水蒸气从管道的一端送入蒸汽管外包有一层厚50mm 的
（2）保温层外表面与空气间的自然对流表面传热系
每米长管道的热损失为:
（3）入口饱和水蒸汽完全变成饱和水时需经过的管长度L? （水蒸汽的汽化潜热【答案】（1）忽略管壁导热热阻，管内、外壁温
（2）每米长管道的辐射热损失为:
每米长管道的对流热损失为:
（3）
10．试根据速度边界层和热边界层的概念，用量级分析的方法，从对流换热的能量微分方程导出二维稳态、常物性、不可压缩流体外掠平板层流边界层流动时的边界层能量微分方程。
【答案】能量方程为：边界层内量级即
为同一量级，即
于是有：
而边界层
则属于小的
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