2017年合肥工业大学传热学考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。
【答案】体本领的大小；
。其中
是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热
是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向
是空间某点的温度梯度；
温度升高的方向，号表示热量沿温度降低的方向传递。
2． 何谓肋片效率？采用加装肋片来强化换热，对肋片的选材、肋片的形状和肋片效率有何要求？
【答案】肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热量之比。肋片效率的主要影响因素有:
（1）肋片材料的热导率:热导率愈大，肋片效率愈高； （2）肋片高度:肋片愈高，肋片效率愈低； （3）肋片厚度:肋片愈厚，肋片效率愈高； 表面传热系数:表面传热系数愈大，肋片效率愈低。
3． 用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。
【答案】（1）选用导热系数更小的材料作套管； （2）尽量增加套管高度，并减小壁面导热系数； （3）强化套管与流体间的换热； （4）在储气筒外包以保温材料。
4． 根据对导热系数主要影响因素的分析，试说明在选择和安装保温隔热材料时要注意哪些问题。
【答案】（1）根据工作温度选择适合的保温材料；
（2）进行保温计算时应考虑温度对保温材料导热系数的影响；
（3）选择导热系数小的材料，其密度在最佳密度附近，使其具有最佳保温性能； （4）保温材料的保温性能受水分影响很大，必须采取防水措施； （5）采用各向异性材料时要注意导热方向对导热系数的影响。
5． 如何将从实验室得到的实验结果应用于工程实际？
【答案】由相似第二定理可知，相似的两个物理现象具有完全相同的准则函数关系，由根据相似第一定理可知，两个相似的物理现象对应点上的同名准则数相等，所以，如果两个同类物理现象相似，则它们具有完全相一样的准则关系式，所以从实验室得到的实验结果完全可以应用于
工程实际。
6． 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
垂直于平板的速度与平行于平板的速度相比是个小量。
二、计算题
7． 画出如下热量传递过程中物理参数的变化曲线:（1）逆流式换热器（流体沿换热面的温度变化。（2）顺流式换热器（以及壁面温度的变化。
【答案】变化曲线如图所示。
）冷、热
）冷、热流体沿换热面的温度变化，
图
8． 有一架空蒸汽管道，管道内径为
有空气以2m/s横掠管道，温度为10℃。求：
（1）管内对流表面传热系数。 （2）管外对流表面传热系数。
（3）每m 蒸汽管道的总热阻及表面传热系数。 （4）每小时每米蒸汽管道的散热量。 备注：
（1）管内流动的对流换热实验关联式：（2）管外横掠的对流换热实验关联式：（3）管外自然对流换热实验关联式：以上三式定性温度均取流体已知温度。
管壁厚度5mm ，其导热系数为外包有
的保温材料，厚度为40mm ，管道内流有130℃的干饱和蒸汽，流速为41m/s；外
（4）空气的热物性如表1所示。
表
1
（5）干饱和蒸汽热物性如表2所示。
表
2
【答案】（1）定性条件已知，由题意知：
（2）定性条件已知，由题意知：
1m 长管道的热阻。（3）总的传热阻共有四部分组成:管道内流体与管道内壁的对流换热热阻，管道内壁到外壁间的导热热阻，管道外壁与保温层外层的导热热阻和和空气对流换热的热阻：
每m 长管道的总的表面传热系数：
（4）散热量：