2017年河南理工大学956传热学复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？
【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。
（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的
时，可以作为纯导热过程，
并以此作为判据。
2． 对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？
【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。
3． 不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗? 热流线为什么与等温线垂直？
【答案】（1）热流线也不能相交。这是因为与热流线垂直方向没有热流分量。
（2）热流线与等温线垂直的原因是因为如热流线不垂直于等温线，则等温线上必有一热流分量。而等温线上无温差，q=0, 只有热流线垂直于等温线才能使等温线上的分热流为零。
4． 简要画出大空间沸腾换热的沸腾曲线，简述大空间沸腾换热的主要过程与机理。
【答案】如图所示。
水在1个大气压下大空间沸腾换热的沸腾曲线如图所示。随着壁面过热度的増高，出现4个换热规律不同的区域。
（1）自然对流沸腾:沸腾温差很小，壁面上只有少量气泡产生，而且气泡不能脱离壁和上浮，看不到沸腾的现象，热量依靠自然对流过程传递到主体。
（2）泡态沸腾:B 点后开始产生大量气泡。气泡在壁上生成、长大，随后因浮力作用而离开壁。由于气泡大量迅速的生成和它的激烈运动，换热强度剧增，热流密度急剧增大，直到达到热流密度的峰值。
（3）过渡态:C 点后，生成的气泡过多，在加热面上形成气膜，开始时是不稳定的，气膜会突然裂开变成大气泡离开壁，阻碍了传热，换热状况恶化。
（4）膜态沸腾:壁面全部被一层稳定的气膜所覆盖，气化只能在气膜与液的交界面上进行，气化所需要的热量靠导热、对流、辐射通过气膜传递。此时壁温很高，辐射换热随热力学温度4次方急剧增加，D 点后热流密度又继续回升。
图 大空间沸腾换热的沸腾曲线
5． 钢铁表面约500℃, 表面看上去为暗红色；当表面约1200℃时，看上去变为黄色，这是为什么？
【答案】根据普朗克定律所揭示的关系
，随着温度的升高，辐射能量中可见光
所占份额相应增加所至。
6． 两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。
【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。
二、计算题
7． 长5m ，高3m ，厚250mm 的普通黏土砖墙，在冬季供暖的情况下，如果室内外表面温度分别为15°C 和-5°C ，黏土砖的导热系数为壁与大气间的表面传热系数为
试求:通过该砖墙的热损失；如已知墙外
求大气温度。
【答案】由于室温高于室外气温，热量由室内传递到室外，墙体以导热方式传递的热量为:
因故
8． 利用对比法求材料导热系数。将直径相同的A ，B 两种材料做成的细长杆置于同一流体中，流体温度为25℃。将两杆安装于温度为100℃同一表面上。同时测得离开该表面相同距离的两杆上的温度分别为数。
【答案】由题意知
则：
已知材料A 的导热系数为求材料B 的导热系
9． 表面面积为向辐射力。
【答案】
10．一厚为的无限大平板，其一侧被加热，热流密度表面传热系数为
并求出平板内的温度分布函数及平板的最高温度。
【答案】建立如图所示的坐标，则该问题的微分方程式及边界条件为：
为常数，另一侧向温度为
的环境散热，
辐射力为
求表面法向的定向辐射力及与法向成45℃方向的定
平板导热系数为常数。试列出平板中稳态温度场的微分方程式及边界条件，
求解微分方程，得：将两边界条件代入，
解得
则单层平壁内的温度分布表达式为：
平板中温度最高的界面在x=0处，因此平板的最高温度为：
图
11．某一维导热平板，无内热源，稳态条件下，平板两表面温度分布分别为围内导热系数与温度的关系为
【答案】
分离变量，积分得：代入边界条件
，
求平板内温度分布。
在这个温度范