2017年兰州理工大学石油化工学院804传热学考研强化模拟题
● 摘要
一、判断题
1． 当发生饱和沸腾时，液体主体温度高于大容器壁面温度
【答案】错
【解析】当发生饱和沸腾时，存在壁面过热度，即壁面表面温度与液体饱和温度的温差。
2． 在对流换热问题中，流体的温度高于壁面温度时，流体不一定被冷却。（ ）
【答案】错
3． 对于需要强化换热的换热面来说，当毕渥数
【答案】对
【解析】因为増加肋片加大了对流传热面积有利于减小总面积的热阻，但是肋片増加了固体的导热阻力。因而当毕渥数时，加肋片才有效。
4． 热辐射基尔霍夫定律只在热平衡条件下才成立。（ ）
【答案】对
【解析】热辐射的基尔霍夫定律可以简述为:热平衡时, 任意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。
5． 在平壁与圆筒壁外面敷设隔热材料。总是可以起到减小其散热量的作用。（ ）
【答案】错
【解析】对于平壁通过敷设隔热材料，由于增加了传热阻力，因而能起到减少散热量。但对于圆筒壁，通过敷设隔热材料，一方面増加导热阻力，另一方面降低了对流传热阻力，因而存在临界热绝缘直径，使得散热量达到最大。
时加肋片才有效。（ ） （ ）
二、简答题
6． “对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。
【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；
②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。
（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动；
②对流换热是导热与热对流的综合作用；
③对流换热非基本传热方式。
7． 有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺谟图计算所得的结果是错误的。其理由是：诺谟图表明，物体中各点的过余温度的比值仅与几何位置及
看法？请说明其理由。
【答案】这种看法不正确，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变，但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。
8． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。
【答案】用一只手握住盛有热水的杯子，手所感受到的是杯子外壁面的温度。不搅拌时，杯中的水与杯子间为自然对流传热，这种情况下的对流传热系数相对较小，杯子外壁面的温度相对较低；当另一只手用筷子快速搅拌热水，水在杯中随着搅拌而旋转，水与杯子间的换热为强制对流换热，对流传热系数增大，水与杯子间的换热量增加，杯子外壁面的温度升高，因此握杯子的手会显著地感到热。
9． 为什么热量传递和动量传递具有相似性？雷诺类比适用于什么条件？
【答案】（1）通过边界层分析，得到的边界层动量微分方程式和能量微分方程式形式完全一致，且各自对应的边界条件也是相同的，说明边界层中的速度分布和温度分布具有类似的规律。由于边界层中存在温度梯度，因此产生了热量的传递，传递的热量具体体现为热流密度q ；由于同时存在速度梯度，因此产生了动量传递，传递的动量具体体现为黏性应力
布的相似性说明热量传递与动量传递具有相似性。
（2）雷诺类比适用于Pr=l的流体。
10．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 。
11．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温度分布与速度分有关，而与时间无关。但当时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋近流体温度，所以两者是有矛盾的。你是否同意这种垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。
12．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。
13，，．一维无限大平壁的导热问题两侧给定的均为第二类边界条件能否求出其温度分布? 为什么？
【答案】（1）一维无限大平壁的导热问题，两侧给定的均为第二类边界条件，不能求出其温度分布。
（2）因为第二类边界条件所对应的是温度曲线的斜率，与绝对温度没有对应关系。
14．量微分方程与固体导热微分方程两者有何区别？什么情况下能量微分方程可转化为固体导热微分方程？
【答案】（1）区别：①能量微分方程是在流场中取微元体根据能量守恒定律推导得出，固体导热微分方程式是在固体中取微元体根据能量守恒定律推导得出。②前者考虑了热对流过程、导热过程和作用在微元体上的外力对微元体内流体所做的净功，后者仅考虑了导热过程。
（2）当流体静止时，u=0，v=0，此时：
能量微分方程转化为固体导热微分方程。
15．随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？
【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材设:，则:
（体积不变的情况下）
令
整理得: