2017年合肥工业大学传热学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 两根直径不同的蒸汽管道，外表面敷设厚度相同，材料相同的绝热层。若两管道绝热层内外表面温度分别相同，两者每米长的热损失相同吗？
【答案】不相同，大管的传热面积大，热损失大。
2 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。
3． 写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。
【答案】
表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投
射辐射处于热平衡，或者为灰体。
4． 太阳与地球之间存在着广阔的真空地带，它是怎样把能量传到地球上的？
【答案】太阳通过热辐射把能量传递到地球上。从福射的本质和特点可知，热辐射可以通过真空自由地传播而不需要任何中间介质，因此辐射换热并不需要两物体直接接触。
5． 若严冬和盛夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感是否冬夏相同？
【答案】不相同。人体与周围环境的热交换包括对流换热和辐射换热。（1）对流换热，本题可认为对流换热量冬夏差别不大，因为人体温度冬夏基本相同，室内空气温度相同，其自然对流换热系数及换热温差相同，因此对流换热量基本相同；（2）辐射换热，辐射换热量冬夏差别较大，因为冬季围护结构温度比夏季要低得多，因此冬季人体通过辐射散热量要大于夏季，当严冬和盛 夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感冬夏是不同的，冬季会有明显更冷的感觉。
6． 两物体的温度分别为100℃及200℃，若将其温度各提高450℃并维持其温差不变，其辐射换热热流量是否变化？
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比，而非一次方成正比。
二、计算题
7． 如图所示，一外表面绝热的人工黑体空腔，其内壁近似为黑体，并保持均匀的恒定温度。已知空腔上所开小孔的面积为微小面积
（2）小孔试计算由此
引起的测量误差是多少？
小孔的辐射功率为0.25W ，在小孔正前方
处有一个
的辐射敏感元件用来测量小孔的投射福射。试计算: 对微小表面
的投射辐射是多少？
偏离小孔正前方
但微小表面方向不变，
（1）黑体空腔内壁的温度是多少？ （3）若由于安装时发生失误，使微小表面
图
【答案】（1）由人工黑腔的结构，小孔的面积远小于空腔内表面面积，空腔内表面近似为黑体，因此，小孔的辐射可视为空腔温度下的黑体辐射。
（2
）敏感元件上的投射辐射应该等于小孔发射的辐射中到达
位置的那部分，而小孔发射
到敏感元件上的辐射能量可以通过小孔（作为黑体）的辐射强度来计算。根据立体角的定义式和辐射强度的定义式，并考虑到表面法线方向上定向辐射力与辐射强度数量相等的关系，可以计算出敏感元件上的投射辐射。
小孔在法线方向上的定向辐射力为:
微小表面
对小孔所张的立体角:
小孔投射到微小表面的辐射能为:
小孔对微小表面的投射辐射为:
（3）如果敏感元件的位置相对于小孔偏移10°，但方向不变，那么有: 小孔在10°方向上的定向辐射力为:
微小表面
对小孔所张的立体角为:
小孔投射到微小表面的辐射能为:
测量误差为:
8． 水以温度
的流量在内径试求水被冷却到
的管内流动，管子内壁面的温度保持时的管子长度。
计算公式：管内层流流动换热管内紊流流动换热：管外流动：【答案】定性温度：查处相关物性。代入紊流公式，得：由能量平衡得：
为紊流。
。
水的进口
给出水的物性量为：
9． 在一个大的加热导管中，安装一个热电偶以测量通过导管流动的气体温度。导管壁温为425℃，热电偶所指示的温度为170℃, 气体与热电偶间的表面传热系数为料的发射率为0.43，问气体的温度是多少？
【答案】分析传热过程，热电偶与管壁之间因辐射换热而获得热量，与流体之间因对流换热而损失热量，当得热量等于失热量时达到热平衡状态，此时热电偶的温度保持不变。
由题可知:
热平衡方程为:
式中，A 为热电偶传热面积。代入数据得:
，热电偶材
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