当前位置：问答库＞考研试题

一、简答题

1． 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

2． 夏季在维持20°C 的空调教室内听课，穿单衣感觉很舒适，而冬季在同样温度的同一教室内 听课却必须穿绒衣。假设湿度不是影响的因素，试从传热的观点分析这种反常的“舒适温度”现象。

【答案】夏季人体的散热量为:

冬季人体的散热量为:

式中:

分别为夏季和冬季人体的总散热量；

第 2 页，共 39 页

分别为夏季人体的对流换热量与辐

射换热量

；分别为冬季人体的对流换热量与辐射换热量。

所以在室

这种反常的“舒适温度”现象是由于冬夏两季室内的风速变化不大，

因此对流换热量

但由于人体与围护结构内壁面的温差冬季远大于夏季，辐射换热量

温相同时，说明人体冬季散热量更多，为维持热舒适，冬季应多穿或者穿厚一些的衣物。

3． 简述温室效应是怎么回事？

【答案】（1）对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。

（2）当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收； （3）另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。

（4）红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。这就是温室效应。

4． 根据数量级分析，边界层连续性方程并未得到简化，为什么？

【答案】边界层连续性方程并未得到简化充分说明y 向的速度v 与边界层厚度属同一数量级的微小量。

5． 从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？

【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:

当忽略液柱静压差时，

由热平衡条件可知，

与

对应的饱和温度为

令

与

对应的蒸气饱和温度为

由于

可以看出，沸腾液体总是具有一定的过

热度

6． 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。

二、计算题

7． 炉子的炉墙厚13cm ，总面积为掉多少煤？

【答案】

第 3 页，共 39 页

平均导热系数为，内外壁温分别为520℃问每天因热损失要多用

和50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果燃煤的发热值为

即每天因热损失要多用掉煤310kg 。

8． 平板稳态导热，导热系数为定值，两侧壁温分别为

及

。定性画出均布内热源

三种情况下壁内的温度分布曲线。

【答案】如图所示。

图

9． 如图所示，有一环形空间，其内充满发射率和透射率分别为0.3和0.7的气体。环形空间的内、外直径分别是30cm 和60cm ，表面发射率分别为0.5和0.3。内表面的温度为760℃，外表面温度为370℃。计算从热表面到冷表面，每单位长度的净辐射换热量及气体的温度各为多少（忽略对流的影响）？

【答案】题中气体不流动，又无内热源。在整个系统达到热稳定状态后，气体吸收的能量必然等于它所发射出去的能量，即气体为一种重辐射介质。这时的热网络图如图所示。

由题可得

:

，

表面热阻:

环形空间的内、外表面1和2之间，因有辐射气体存在，所以单位管长的辐射换热量为:

所以，空间热阻为:

第 4 页，共 39 页