2017年东北大学材料与冶金学院834传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、判断题
1． 对于重辅射表面（即绝热面），从辐射特性而言可当作黑体，而从吸收特性而言相当于白体。（ ）
【答案】对
2． 由导热微分方程可知，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。（ ）
【答案】错
3． 在顺流与逆流布置的换热器中，逆流布置的换热器的对数平均温差总是大于顺流布置的换热器的对数平均温差。（ ）
【答案】对
【解析】在各种流动型式中，顺流和逆流可以看作是两种极端情况。在相同的进、出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小。
4． 实际物体的反射福射不可能大于同温度下的黑体福射力。（ ）
【答案】错
5． 热辐射基尔霍夫定律只在热平衡条件下才成立。（ ）
【答案】对
【解析】热辐射的基尔霍夫定律可以简述为:热平衡时, 任意物体对黑体投入辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。
二、简答题
6． 为了测量管道中的气流温度，在管道中设置温度计。试分析由于温度计头部和管壁之间的辐射换热而引起的测温误差，并提出减少测温误差的措施。
【答案】（1）为了准确测量管道内气流的温度，必须减少由于干扰项引起的测量误差。高温条件下辐射换热对于气流温度的测量误差可达到8%〜10%，因此必须采取措施去除辐射换热的影响。
（2）减少测温误差的措施:加辐射隔热板。加上辐射隔热板后可将误差减小到0.5%左右（见图）。
图
7． 采用套管式温度计测量流体温度时为什么会产生测温误差? 如何减小测温误差？
【答案】（1）产生测温误差主要有下列原因:①温度计的感温泡与套管顶部可能存在接触热阻和导热热阻；②套管顶端向根部导热；③套管外表面向流场壁面的辐射换热；④流体与套管外表面的对流换热热阻。稳态时，套管从流体获得的对流热流量正好等于套管向根部的导热和与壁面间的辐射换热量之和。
（2）减小测温误差的措施:①加强测温套管附近流场壁面的保温；②采用尽量长的测温套管；③选用导热系数小的材料做测温套管；④在强度允许的情况下，尽量采用薄壁套管；⑤尽量提高流体与套管的对流换热表面传热系数，并注意不使测温套管端部处于流动死角；⑥在不影响对流换热的条件下，在测温套管外安装遮热板以减少与流场壁间的辐射换热。
8． 试说明数的物理意义。及各代表什么样的换热条件？有人认为，绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？
【答案】（1）（2）①求解；②
（3）认为
数的物理意义是物体内外热阻之比的相对值。
时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。
代表绝热工况是不正确的，
的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，
代表了
而绝热工况下边界热阻无限大。
9． 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。
10．随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？
【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材
设:
，则: （体积不变的情况下）
令
整理得:
解此超越方程:
即
mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。
（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。
11．迪图斯-贝尔特公式采用什么方式来修正不均匀物性场对换热的影响？请分析修正方法的合理性。
【答案】（1）迪图斯坝尔特公式的两个表达式为：
式中，用
n=0.4；n=0.3。 来修正不均匀物性场对换热的影响。当加热流体时，当冷却流体时，
（2）修正方法的合理性：显然，加热液体时由于壁面附近液体黏性降低，边界层内速度分布 变得平缓，速度梯度增大；同理温度梯度也增大，h 増大，n 取0.4是合理的，符合h 增大的特征。
12．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。
13．为什么Pr>l的流体
，
由积分方程解也可
所以，Pr>l时，
【答案】Pr>l，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此以证明这一点。由动量积分方程得：