2017年兰州理工大学804传热学(同等学力加试)复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 试定性分析下列问题：
（1）夏季与冬季顶棚内壁的表面传热系数是否一样？ （2）夏季与冬季房屋外墙外表面的表面传热系数是否相同？
（3）普通热水或蒸汽散热器片型高或矮对其外壁的表面传热系数是否有影响？ （4）从传热的观点看，为什么散热器一般都放在窗户的下面？
（5）相同流速或者相同的流量情况下，大管与小管（管内或管外）的表面传热系数会有什么变化？
【答案】（1）不一样。因为空气是热气流向上运动，而冷气流向下运动，对于夏季，顶棚内壁温高于室内空气温度，因此夏季顶棚内壁处空气被加热而处于停滞状态；对于冬季，顶棚内壁温低于室内空气温度，冬季顶棚内壁处空气被冷却可向下运动，从而形成较强的自然对流。所以，冬季顶棚内壁的表面换热系数远高于夏季。
（2）—般不相同，因为虽然夏季和冬季房屋外墙外表面的温度均高于室外空气温度，自然对流的规律相似，但表面传热系数是否相同还取决于房屋外表面与室外空气温度之差等因素，此外，夏冬两季室外风速也不相同，对表面传热系数的影响不同。
（3）有影响。因为空气在翅片间流动，起始段表面传热系数较高，稳定段相差不大。因此，起始段相同时，矮翅片的平均表面传热系数高于高翅片的平均表面传热系数。
（4）因为窗户一般为玻璃，其导热系数远高于其他围护结构，导致在冬季其内表面温度较低，当其低于室内空气的露点温度时，易在窗玻璃的内表面结露。如果把散热器放在窗户的下面，由于室内空气通过散热器后的空气温度较高，可提高窗玻璃内表面的温度，从而有效防止结露的发生。
（5）在相同流速或者相同的流量情况下，对于管内或管外流动，小管的表面传热系数高于大管，且相同流量时影响更大。以管内流动为例，按迪图斯-贝尔特公式，相同流速时，表面传热系数与成正比；相同流量时，表面传热系数与
3． 为什么Pr>l的流体
，
成正比。
【答案】Pr>l，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此
由积分方程解也可
以证明这一点。由动量积分方程得：所以，Pr>l时，
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． 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。
6． 在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s 。从传热学角度，你认为此值可信吗？
【答案】
根据时间常数定义具体分析，不能盲目相信。
在一定条件下
可以认为是常数，但表面传热
系数h 却是与测温元件与被测物的换热条件有关。因此，对该说明书上表明的时间常数值要进行
二、计算题
7． 在太空中飞行的宇宙飞船，表面贴有厚0.15m 、导热系数
试求飞船外表面的温度。（假设宇宙空间温度为0K ; 忽略飞船壁面的导热热阻）
【答案】由飞船的能量平衡可知，飞船内部对流换热的热流密度等于通过涂层导热的热流密度和飞船向宇宙辐射所产生的热流密度。设飞船外表面的温度为
则有:
的热绝缘层，
。
而外表面的黑度为0.04。设飞船内空气温度为20℃, 空气与内壁间的对流换热系数为
求解得:即:
周
8． 一根水平放置的蒸汽管道，其保温层外径为（d=583mm，外表面实测平均温度为围空气温度
此时空气与管道外表面的自然对流换热表面传热系数为
试计算管道的对流散热损失。
【答案】把管道每米长度上的散热量记为
则由
得:
9． 一根横穿某大车间的水平蒸汽输送管，外径75mm 的保温材料，其导热系数
车间空气温度
热系数。
【答案】本题属于复合换热问题，保温层外表面以辐射换热和对流换热方式传递热量。注意，辐射换热是在保温层外表面与车间壁面之间进行的，空气可作为透热介质，仅当未给出壁面温度时，才可近似以空气温度代替车间壁面温度。
（1）求
（2）求
故
（3）求
:
车间壁面温度
发射率
表面温度
管外包有一层厚
现已测得保温层外表面温度
试求:（1）蒸汽输送管单位管长的热损失
（2）保温层外表面的辐射换热表面传热系数；（3）保温层外表面与空气间的自然对流表面传