2018年甘肃省培养单位寒区旱区环境与工程研究所814热工基础[专业硕士]之传热学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 什么是热边界层？能量方程在热边界层中得到简化所必须满足的条件是什么？这样的简化有何好处？
【答案】流体流过壁面时流体温度发生显著变化的一个薄层。能量方程得以在边界层中简化，必须存在足够大的贝克莱数，即也就是具有的数量级，此时扩散项才能够被忽略。从而使能量微分方程变为抛物型偏微分方程，成为可求解的形式。
2． 非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么？
【答案】导热物体内部导热热阻忽略不计，即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为
：
或（M 是与物体几何形状有关的无量纲数）
3． 什么是时间常数？用热电偶测量温度变化着的气流温度时如何提高测量精度？
【答案】时间常数用热电偶测量温度变化着的气流温度时应尽可能减小时间常数，在热电偶材料一定时，增大对流换热系数，减小体积，增大面积，或减小体积面积比。
4． 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。
5． 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。
6． 大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域，并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏？
【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域，分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。
由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降，直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加，但此时加热壁面温度已相当高。这样，在控制热流密度的加热过程中，当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高，从
而会造成加热壁面的损坏（如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程）。因此，在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象，也就不必控制临界热流密度。
7． 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。
8． 为什么用普朗特数
度？
【答案】普朗特数分子表征了流体由于分子运动而扩散动量的能力，这一能力越大，可以定性地判断流体外掠平板时的速度边界层和温度边界层的相对厚粘性的影响传递的越远，速度边界层越厚；分母则表征了热扩散的能力，因此，两者相比，基本上可以反映边界层的相对厚度。
9． 利用肋化换热器来实现水与空气间的换热，若要强化传热，应将肋片加在空气侧还是水侧？为什么？
【答案】（1）为强化传热，应将肋片加在空气侧。（2）原因:与水侧相比，空气侧对流换热系数较小、热阻较大，加肋片后可显著降低传热热阻，提高传热量。
10．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。
二、计算题
11．某受迫对流换热设备，其中空气的流速为0.5m/s，空气的平均温度
多大才能保证模型中的换热过程与原型的相似？
空气的物性如下：
【答案】要使两模型中的换热过程相似，必须保证同名已定准则数相等，即：
，现在拟用特征尺寸缩小成1/5的模型进行实验研究，模型中的空气平均温度为40℃，试问:模型中的空气速度为
但因为工质均为空气，
略，
近似不变；又因为换热为强制对流换热，所以自然对流的影响可忽即：
可不考虑。故只需保证
将
因此可得： 代入上式，得：
12．有一面积为3mx3m 的方形房间，地板（表面2）的温度为25℃，天花板（表面1）的温度为13℃，四面墙壁部（表面3）是绝热的。房间高2.5m , 所有表面的发射率为0.8。今查出表面1对表面2的角系数为0.25，试求地板与天花板之间的辐射换热量，以及墙壁的平衡温度。（要求画出网络图）
【答案】由题意知房间辐射换热的网络图如图所示。
图中各辐射热阻为:
于是可以求得辐射换热量为:
由于墙壁为绝热表面，故，从
可得:
又因为
按照绝热表面有可得:计算得出: