当前位置：问答库＞考研试题

一、简答题

1． 太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收率为0.9, 它本身的发射率为0.3, 这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？

【答案】（1）这一现象与基尔霍夫定律不矛盾。

（2）原因:基尔霍夫定律的基本表达式为

表面的定向光谱发射率等于它的定向光谱吸收比。

太阳能集热器的吸收板表面上覆盖的选择性涂层，它所吸收的阳光来源于太阳，它对阳光的吸收比是针对太阳温度而言的; 而它本身的发射率是针对其自身的温度。太阳的温度与太阳能集热器吸收板表面的温度显然不同。温度不同使阳光与太阳能集热器吸收板表面自身辐射的光谱分布也不同。所以，这种选择性涂层能使表面吸收阳光的能力与本身辐射的能力不一样与基尔霍夫定律并不矛盾。

2． 空调和制冷用的冷却器，其管外装的肋片往往制成百叶窗式肋片，如图所示。试问肋片做成这种形式的意义？

，它表明:在热平衡条件下，

图

【答案】空气流过平直肋片时，随着流程的增长，边界层会增厚，表面传热系数会减小。将其做成百叶窗式，可使流体流经肋片的边界层破坏，使边界层减薄。同时，流体脱离百叶窗式肋片后产生分离状扰动。这些均能强化传热。

3． 冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。

你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）

【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的

致使冰箱保冷性能下降。

第 2 页，共 52 页 倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，

4． 管内受迫对流换热时，对于横管和竖管中流体被加热和被冷却，自然对流的影响各有什么不同？什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响？

【答案】（1）对于横管，流体不管被冷却还是被加热，都将有利于换热。因为当横管中流体被冷却时，由于管心温度高于管壁，将形成管心向上而沿管壁向下的垂直于受迫流动方向的环流；而当横管中流体被加热时，由于管心温度低于管壁，将形成由管心向下而沿管壁向上的垂直于受迫流动方向的环流；由于都形成了环流，加强了边界层的扰动，所以都将有利于换热。

对于竖管，当流体向上流动时，如果流体被冷却，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反，这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热；如果流体被加热，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热。当流体向下流动时，则自然对流对换热的影响与流体向上流动正好相反。如流体被冷却，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热；如果流体被加热，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反。这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热。

（2）至于什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响，可通过惯性力和浮升力数量级的对比进行判断，一般，当时，就应考虑自然对流的影响。

5． 用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。

【答案】（1）选用导热系数更小的材料作套管；

（2）尽量增加套管高度，并减小壁面导热系数；

（3）强化套管与流体间的换热；

（4）在储气筒外包以保温材料。

6． 对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，说明边界层内垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。

【答案】

设流体的来流速度为

在边界层内

的变化范围为的变化范围为

根据连续方程有平板的长度为

边界层厚度为

由边界层理论知

的变化范围为

利用量级分析有：的变化范围为即所以垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。

二、计算题

7． 一外径的蒸汽管道，蒸汽温度为400℃。管道外包了一层厚0.065m 的材料A ，测得

的材料B 。测得材料B 的外表面温度为30℃，

其外表面温度为40℃，但材料A 的导热系数无数据可查。为了知道热损失情况，在材料A 外又包了一层厚0.02m ，导热系数内表面温度为180℃。试推算未包材料B 时的热损失和材料A 的导热系数

【答案】蒸汽凝结传热热阻和金属壁导热热阻可以忽略，对于绝热材料B :

第 3 页，共 52 页

则：

未包材料B 时的热损失：

8． 采用一个大型制冷系统-15℃的盐水来冷却某大楼空调设备中需要冷却的水，制冷量为105kW 。从空调设备表冷器中出来需要予以冷却的水，以10℃的温度进入一个管壳式换热器。该换热器使冷却水的出口温度不低于5℃，传热系数为

动，试画出以盐水出口温度为函数的换热器面积曲线。

【答案】为计算简便，假设换热器按逆流方式运行，则:

如果被冷却的水于管内流

列表计算结果如下表:

表

为一对数曲线。

9． 一所平顶屋，屋面材料厚冬初，室内温度维持导热系数屋面两彻的发射率均为0.9。

屋顶

此时室内顶棚温度，室内四周壁面温度亦为18℃, 且它的面积远大于顶棚面积。天空有问当室外气温降到多少度时，屋面即开始结霜效辐射温度为-60℃，室内顶棚对流换热表面传热系数

为多少？本题是否可算出复合换热表面传热系数及其传热系数？

【答案】分析传热方向，本题热量经顶棚由室内传递到室外，因此顶棚内表面温度应低于室

第 4 页，共 52 页