2018年北京市培养单位物理学院814热工基础之传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、名词解释
1． 辐射力
【答案】单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的包含所有波长的辐射能。
2． 本身辐射与有效辐射
【答案】本身辐射是指物体单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范围内的能量称为辐射力, 单位为
射能, 单位为。
3． 黑体与灰体
【答案】黑体是吸收比为1的物体；灰体是光谱吸收比与波长无关的物体。
。有效辐射是指单位时间内离开表面单位面积的总辐
二、判断题
4． 对流换热系数只与流体掠过固体壁面的速度有关。（ ）
【答案】错
5． 强化辐射换热的措施有增加灰体的表面积, 黑度以及角系数。（ ）
【答案】对
【解析】对于两个漫灰表面组成的封闭腔的辐射传热, 辐射传热量为:。由此可见, 通过增加黑体表面积、增加黑度以及角系数是强化辐射换热的措施。
6． 把手分别伸进100°C 的空气或者80°C 的水中时, 手在100°C 的空气烫伤的可能性要大一些. （ ）
【答案】错
【解析】流体流动的换热关联式可以用下式表示:。由于在相同流速、特征长度情况下, 水的雷诺数远大于空气的雷诺数, 因而水与手之间的换热系数远
C 的水中烫伤的可能性要大些。 大于空气与手的换热系数, 所以手在80°
7． 无论是计算圆管水平放置还是竖直放置的管外自然对流换热时，其定性尺度均为圆管的外径。（ ）
【答案】错
8． 管内湍流换热，雷诺数越大，则对流换热系数也越大。（ ）
【答案】错
三、简答题
9． 一台氟利昂冷凝器，氟利昂蒸气在光管外冷凝，冷却水在管内流动。为了强化这一传热过程，将管外改为低肋强化表面。后又采用管外与管内均有强化措施的双侧强化管，试分析其原因。
【答案】由于氟利昂蒸气导热系数和气化潜热很小，根据Nusselt 理论解，其凝结表面传热系数相对于管内对流换热系数要小很多，也就是氟利昂侧传热热阻大。采用低肋管后，可以将氟利昂侧凝结表面传热系数提高十多倍，这时管内传热热阻反而大于氟利昂侧热阻，因而管内也需要进行强化，从而使两侧热阻相当，才能收到更好的强化换热效果。
10．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， 由积分方程解也可
11．“善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。你认为对吗？为什么？
【答案】基尔霍夫定律对实际物体成立必须满足两个条件:物体与辐射源处于热平衡，辐射源为黑体。也即物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比也越大，善于发射的物体，必善于吸收同温度下的黑体辐射。所以上述说法不正确。
12．试说明用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想。
【答案】用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想是用有限小元体代替微分分析中的无限小微元体，用傅里叶定律写出与周边元体的导热量，由净导热量与内热源量和内能增量之间的能量平衡关系得到节点方程。
13．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。
14．迪图斯-贝尔特公式采用什么方式来修正不均匀物性场对换热的影响？请分析修正方法的合理性。
【答案】（1）迪图斯坝尔特公式的两个表达式为：
式中，用n=0.4；n=0.3。 来修正不均匀物性场对换热的影响。当加热流体时，当冷却流体时，
（2）修正方法的合理性：显然，加热液体时由于壁面附近液体黏性降低，边界层内速度分布
变得平缓，速度梯度增大；同理温度梯度也增大，h 増大，n 取0.4是合理的，符合h 增大的特征。
15．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。
16．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。
四、计算题
17．一外径的蒸汽管道，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 :
则：
未包材料B 时的热损失：
18．下面为两个第三类边界条件的表达式：
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