2017年东华大学环境科学与工程学院827传热学考研强化模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 什么是时间常数？用热电偶测量温度变化着的气流温度时如何提高测量精度？
【答案】时间常数用热电偶测量温度变化着的气流温度时应尽可能减小时间常数，在热电偶材料一定时，增大对流换热系数，减小体积，增大面积，或减小体积面积比。
2． 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。
3． 冬天，房顶上结霜的房屋保暖性能好，还是不结霜的好？
【答案】（1）同样的室温条件下，房顶上结霜的房屋保暖性能好。
（2）原因是结霜屋顶的热阻更大，使得其外表面温度较低，因而保暖性能好。
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． 对于竖壁表面的自然对流，当时，仍有自然对流是因温差引起的，但的流动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？
【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。
6． 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。
7． 一台氟利昂冷凝器，氟利昂蒸气在光管外冷凝，冷却水在管内流动。为了强化这一传热过程，将管外改为低肋强化表面。后又采用管外与管内均有强化措施的双侧强化管，试分析其原因。
【答案】由于氟利昂蒸气导热系数和气化潜热很小，根据Nusselt 理论解，其凝结表面传热系数相对于管内对流换热系数要小很多，也就是氟利昂侧传热热阻大。采用低肋管后，可以将氟利昂侧凝结表面传热系数提高十多倍，这时管内传热热阻反而大于氟利昂侧热阻，因而管内也需要进行强化，从而使两侧热阻相当，才能收到更好的强化换热效果。
8． 两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。
【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。
9． 速度边界层的概念及如何定义边界层厚度。
【答案】这种在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称为速度边界层（或流动边界层）。通常规定达到主流速度的99%处的距离定义为边界层厚度，记为
10．什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？
【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。
（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的
并以此作为判据。
时，可以作为纯导热过程，
二、计算题
11．换热面积的逆流式换热器，使用初期能把热容量的热流体从200℃降低至140℃, 把冷流体从30℃加热至120℃。但该换热器运行两年后，在冷热流体进口温度不变的情况下，测得冷流体出口温度仅为90℃。
求:（1）该换热器的换热量降低了多少？
（2）该换热器壁面上产生的污垢热阻私为多少？
【答案】（1）
运行两年后，流体出口温度变化，但仍满足热平衡:
产生污垢后换热量:
换热量降低量:
（2）运行初期的平均温度差:
产生污垢后平均温度差:
由得’传热系数的变化反映了污垢值的变化:
12．蒸汽管道的外径
热系数准备包两层厚度都是15mm 不同材料的热绝缘层。a 种材料的导b 种材料的导热系数在蒸气管道内表面温度和
a 在里层，绝缘层最外表面温度之差保持不变的情况下，试问下列两种方案哪种散热量较小：（1）
b 在外层；（2）b 在里层，a 在外层；哪一种好？为什么？
【答案】当a 在里层，b 在外层时，其产生的热阻为：
当b 在里层，a 在外层时，其产生的热阻为：
因此，
故所以，第一种情况的保温效果好，而且在相同保温要求下，若采取该保温措施，其费用也会降低。
13．平壁与圆筒壁材料相同、厚度相同，在两侧表面温度相同条件下，圆筒内表面积等于平壁表面积，试问哪种情况下导热量大？
【答案】圆筒壁的导热量大。
由题意知，平壁导热量：
圆管壁导热量：