2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研仿真模拟五套题
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2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研仿真模拟五套题（一） . 2 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研仿真模拟五套题（二）17 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研仿真模拟五套题（三）32 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研仿真模拟五套题（四）45 2018年长沙理工大学能源与动力工程学院917传热学[专业硕士]考研仿真模拟五套题（五）56
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一、简答题
1． 根据数量级分析，边界层连续性方程并未得到简化，为什么？
【答案】边界层连续性方程并未得到简化充分说明y 向的速度v 与边界层厚度属同一数量级的微小量。
2． 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。
3． 绿色住宅的一种节能方式（夏天少用空调、冬天少用暖气）就是在其房屋前栽种几棵大型落叶乔木，试从传热学角度说明大树的作用。
【答案】夏天室内热负荷主要来自太阳辐射，如房屋前截种几棵大树，枝叶繁茂会遮挡阳光，使房屋处于树荫下，可以凉快些，从而减少使用空调。到了冬天，树叶落光，太阳光线可直射到房屋上，因而又可推迟使用暖气时间或少用暖气。这样便可达到节能的目的。
4． 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？
【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。
5． 什么是“半无限大”物体？半无限大物体的非稳态导热存在正规状况阶段吗？
【答案】（1）所谓“半无限大”物体，是指平面一侧空间无限延伸的物体。
（2）因为物体向纵深无限延伸，初始温度的影响就远不会消除，所以半无限大物体的非稳态
第 2 页，共 67 页 ，它表明:在热平衡条件下，
导热不存在正规状况阶段。
6． 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？
【答案】要改善热电偶的温度响应特性，则
（1）需最大限度降低热电偶的时间常数；（2）形状上要降低体面比；（3）要选择热容小的材料；（4）要强化热电偶表面的对流换热。
7． 图中是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？
图 凝结（沸腾）传热管
【答案】图（a ）为凝结传热管。利用在表面张力的作用下，尖峰能够减薄液膜的原理，凝结
液会向尖峰中间的凹槽聚集，从而使尖峰处的液膜很薄，同时凹槽的结构有利于迅速排除凝结液。
图（b ）为沸腾传热管。传热管表面形成的众多孔隙结构，最容易产生汽化核心，有利于气泡的形成和发展，进而强化沸腾换热。
8． 夏季在维持20°C 的空调教室内听课，穿单衣感觉很舒适，而冬季在同样温度的同一教室内
听课却必须穿绒衣。假设湿度不是影响的因素，试从传热的观点分析这种反常的“舒适温度”现象。
【答案】夏季人体的散热量为:
冬季人体的散热量为:
式中:
射换热量
；分别为夏季和冬季人体的总散热量；分别为夏季人体的对流换热量与辐分别为冬季人体的对流换热量与辐射换热量。
所以在室这种反常的“舒适温度”现象是由于冬夏两季室内的风速变化不大，
因此对流换热量但由于人体与围护结构内壁面的温差冬季远大于夏季，辐射换热量
温相同时，说明人体冬季散热量更多，为维持热舒适，冬季应多穿或者穿厚一些的衣物。
9． 为什么Pr>l的流体
，
【答案】Pr>l，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此
以证明这一点。由动量积分方程得：所以，Pr>l时，
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；
第 3 页，共 67 页 由积分方程解也可
（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
二、计算题
11．直径为单位长度电阻为R 、发射率为的金属棒，初始时与温度为的环境处于热平衡状态，后通过电流【答案】
12．某套管式换热器，内管内径为100mm , 外径为108mm ，其导热系数
在内管内流过，温度从60℃降低到39℃，表面传热系数
的冷水在套管间（内管外）流过，温度从15℃被加热到40℃，表面传热系数
试求:（1）该换热器的管长；（2）换热器最大可能传热量；（3）该换热器的效能；（4）传热单元数。
【答案】（1）求管长1:
因流型必然为逆流
故
第 4 页，共 67 页 已知棒与环境的表面传热系数为。试导出通电流期间金属棒温度随时间变化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。（不用求解） 热介质质量流量为0.2kg/s
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