2017年河北工业大学6305传热学(III)(同等学力加试)考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 冬天阳光照射的中午晒棉被，试从传热的角度解释晚上睡觉时还会暖和的原因。
【答案】棉被经日晒变得蓬松，空气进入到棉被中，而空气的导热系数较小，相当于增加了导热热阻，因而睡觉时还觉得暖和。
2． 试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。
【答案】（1）所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度尺寸，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧温度均匀时，热量垂直于板面方向流动。
（2）薄板两侧均匀加热或冷却，以及炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
3． 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程，并提出提高保温性能的措施或途径。
【答案】（1）传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁，而后通过导热传给内层外壁，内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁，内壁通过导热传热给外层外壁，外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。
（2）措施:内、外层间抽真空，内层外壁及外层内壁作表面处理，减小表面发射率，内、外层间加层，相当于加遮热板。
4． 什么是显式格式？什么是显式格式计算中的稳定性问题？
【答案】（1）在非稳态导热的差分分析中，取温度对时间的向前差分，使后一时刻的温度分布完全取决于前一时刻的温度分布，而不必联立方程求解。这样的差分格式称为显式。
（2）在显式计算中，时间步长和空间步长的选择会影响求解过程的稳定性，选择得不适当会使温度产生震荡，而不收敛于某一数值，这是不符现实的。
5． 努谢尔特在建立竖壁层流膜状凝结换热模型时做了许多假设，在实际的膜状凝结过程中，由于不满足这些假设因素会对凝结过程带来哪些影响？
【答案】（1）如果有不凝结性气体存在，该气体因不凝结而聚集在冷凝面附近，使蒸气必须通过扩散才能到达冷凝面，从而使凝结换热性能大大降低。
（2）蒸气的流动，流动如果沿冷凝液流动方向，会使冷凝液膜变薄，从而增强换热，反之则削弱换热。逆方向高速流动的气流会吹落冷凝液膜，又使得换热增强。
（3）蒸气的过热和冷凝液膜的过冷也会影响凝结换热。实验证实，这项影响相对较小。 （4）在惯性力的作用下冷凝液膜的流动会使层流变为紊流，也会对凝结换热产生较大影响。
6． 若严冬和盛夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感是否冬夏相同？
【答案】不相同。人体与周围环境的热交换包括对流换热和辐射换热。（1）对流换热，本题可认为对流换热量冬夏差别不大，因为人体温度冬夏基本相同，室内空气温度相同，其自然对流换热系数及换热温差相同，因此对流换热量基本相同；（2）辐射换热，辐射换热量冬夏差别较大，因为冬季围护结构温度比夏季要低得多，因此冬季人体通过辐射散热量要大于夏季，当严冬和盛 夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感冬夏是不同的，冬季会有明显更冷的感觉。
二、计算题
7． 位于寒冷地区的一大直径输油管的外径为lm ，壁厚45mm ，油管外侧绝热良好。未送油前油，，管温度为-20℃然后80℃的热油突然流经该油管与内壁间的表面传热系数内油管单位长度上所吸收的热量。输油管的称面，
可把该问题视作半厚
的无限大平壁的非稳导热。
①输油5min 后油管外表面的温度：
②输油5min 后内表面的瞬时热流密度：
③输油5min 内油管单位长度上吸热量：
试
确定：①输油5min 后油管外表面的温度；②输油5min 后内表面的瞬时热流密度；③输油5min
【答案】由题意知输油管长度、周长远大于其厚度，由于输油管外侧绝热，以绝热面作为对
8． 一套管式换热器，热流体进、出口温度分别为65℃及40℃，冷流体进口温度为15℃，冷流体的热容量
是热流体的0.8。求:
（1）该换热器是逆流式还是顺流式？ （2）该换热器的对数平均温差。 （3）换热器效能
得:
该换热器是逆流式。
（2）对数平均温差:（3）因为
则:
【答案】（1）根据热平衡方程
9． 用一裸露的热电偶测试圆管中气流的温度，热电偶的指示值流对热接点的对流换热系数为
及测温误差，并简要说明如何减小误差。
热接点的表面发射率
已知管壁温度气
试确定气流的真实温度
。因
【答案】由于热电偶工作端为凸表面，它的表面积相对于圆管的面积很小，即此他们之间的辐射换热可按式
热电偶的辐射换热和对流换热的能量平衡式为:
由此求得实际温度为:
计算。
测温绝对误差为14.4℃, 相对误差为8.5%。误差产生的原因是由于热电偶与管道外壁的辐射换热，使明显低于为此可采用遮热罩来减小辐射换热。
10．试推导圆管内外两侧均加肋的情况下，以管内和管外肋表面积为基准的传热系数计算式。
【答案】圆管内外均加肋壁的情况如图所示。
管内传热面积
其中
为肋间光管表面积。
为内肋表面积，管外传热面积
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