2018年同济大学机械与能源工程学院815传热学考研基础五套测试题
● 摘要
一、名词解释
1． 换热器。
【答案】用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置统称为换热器。
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。有效辐射是指单位时间内离开表面单位面积的总辐射能, 单位为。
3． 接触热阻，沸腾的临界热流密度，入口效应，黑体，温室效应。
【答案】接触热阻:由于固体表面之间的接触都不可能是紧密的，两壁面之间只有接触的地方才直接导热，在不接触处存在空隙，热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的，因而存在传热阻力，称为接触热阻。
沸腾的临界热流密度指核态沸腾时达到的最大热流密度。
入口效应:从管子进口到充分发展段之间的区域称为入口段，入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段的高，且沿主流方向逐渐降低。
黑体是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种假想的物体。
温室效应:大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外辐射出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高。
二、简答题
4． 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。
5． 在气温为10℃的房间内用细绳吊一段直径均匀的圆柱冰块，过一段时间后，冰块的形状会发生哪些变化？冰块会在绳上完全融化吗？
【答案】由题意知，该冰柱的融化过程相当于竖圆柱的自然对流换热。根据竖壁自然对流换热的机理，由于冰柱壁面温度低于周围空气温度，故流体贴壁向下流动，边界层上部薄而下部厚。
局部对流换热系数上部较大而下部较小，因此，虽然冰柱整个会慢慢融化，但是上部融化较快，其形状会变得上部细、下部粗，不等在绳上全部融化完就会掉在地上。
6． 试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。
【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；
（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低了求解难度。
7． 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。
8． 辐射和热辐射之间在什么区别和联系？热辐射有什么特点？
【答案】（1）辐射和热辐射之间的区别和联系:①辐射是由原子内部的电子激发产生的电磁波传播，由于激发的方法不同，所产生的电磁波波长就不相同，它们投射到物体上产生的效应也
不同；热辐射是由自身温度或热运动的原因激发产生的电磁波传播；②热辐射是辐射的一种形式。
（2）热辐射的特点是投射到物体上能产生热效应。
9． 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导热不存在正规状况阶段。
三、计算题
10．利用相似分析的方法证明两个相似的对流换热现象的努谢尔特数（
微分方程式为:
【答案】两现象相似，则
现象1:
现象2:
）相等，已知对流换热
将各系数代入①式，得:
整理，得
②式与③式相同，则，即所以有 则即
11．用热电偶测量管道中气体的温度，热电偶的初始温度为20℃，与气体的表面传热系数为
热电偶近似为球形，直径为0.2mm 。计算：插入10s 后，热电偶的过余温度为初始温度的百分之几？已知热电偶材料的导热系数【答案】判断本题能否利用集总参数法：
可用集总参数法。
则10s 的相对过余温度：
12．两根管子，a 管内径为16mm ，b 管为30mm ，当同一种流体流过时，a 管内流量是b 管的2倍，已知两管温度场完全相同，问管内流态是否相似？如果不相似，在流量上应采取什么措施才能相似？
【答案】流态相似，必然有由题意知，温度场完全相同，故
但即
密度比热容