2017年湖南工业大学土木工程学院948传热学(加试)考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域，并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏？
【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域，分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。
由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降，直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加，但此时加热壁面温度已相当高。这样，在控制热流密度的加热过程中，当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高，从而会造成加热壁面的损坏（如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程）。因此，在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象，也就不必控制临界热流密度。
2． 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。
3． 试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。
【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；
（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低了求解难度。
4． 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。
5． 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。
6． 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？
【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。
二、计算题
7． 一外径为100mm 的钢管横穿过室温为27℃的大房间，管外壁温度为100℃，表面发射率为0.85。试确定单位管长的辐射散热损失。
【答案】本题为空腔与内包壁面间的辐射换热。
因
则
8． 两根管子，a 管内径为16mm ，b 管为30mm ，当同一种流体流过时，a 管内流量是b 管的2倍，已知两管温度场完全相同，问管内流态是否相似？如果不相似，在流量上应采取什么措施才能相似？
【答案】流态相似，必然有
由题意知，温度场完全相同，故
但
即
故管内流态不相似。欲使流态相似，必须满足式（1）条件，即
故
9． 若平板上流动边界层速度分布为程推导）。
【答案】由动量积分方程有：
式（1）左边：
根据
则式（1）右边：
由式（2）和式（3）有，
因此有，
对式（4）积分有：
10．一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
求层流边界层厚度与流过距离x 的关系（按积分方
表面温度
发射率
管外包有一层厚
现已测得保温层外表面温度
车间壁面温度试求:（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