2017年兰州理工大学土木工程学院804传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、填空题
1． 导热集总参数系统的热惯性可由时间常数来描述，其影响因素为_____。
【答案】取决于物体自身的热容量
以及表面换热条件hA 。
2． 流体在大空间沿竖壁作自然对流换热时，对于紊流工况，其对流换热系数正比于竖壁高度的_____次方。
【答案】零
【解析】根据平板的平均表面传热系数：
与竖壁的高度无关，所以对流换热系数正比于竖壁高度的零次方。
3． 换热器的热计算方法主要有_____和_____。
【答案】平均温差法；传热单元数法
4． 角系数的性质有_____。
【答案】相对性、完整性、可加性
5． 某一直径为0.1m 、初始温度为300K 的轴，其密度为
，导热系数为
，
。可见，对流换热系数
比热为541J/（kg ·K ）。将该轴置于温度为1200K 的加热炉中，其表面对流换热系数为
，则其时间常数为_____; 要使其中心温度达到800K ，则放入加热炉内约需要加热
_____分钟（用几种参数法）。
【答案】1059.3s ; 859.02s
【解析】先检验是否可用集中参数法，根据毕渥数的定义可知：
可以采用集中参数法。 根据时间常数的定义可知：
把
计算可得时间常数为：
、
、d=0.1m代入上式，
根据集中参数法温度场的分析解，可得：
。
把、t=800K、代入上式，可得：
、
6． 强制对流换热系数大小与流体的物性有关，影响它的流体物性有_____。
【答案】
【解析】分析流体物性对强制对流换热系数大小的影响，需要考查相适用的实验关联式。以管槽内湍流强制对流传热为例，Dittus-Boelter 公式为最普遍的关联式：
其中
，
整理后可得：
。
由上式可知，影响强制对流换热系数大小的流体物性有：
7． 漫辐射是指_____。
【答案】各朝向辐射同性, 即满足兰贝特定律的辐射
8． 临界热绝缘直径_____，其意义为_____。
【答案】
；当绝缘层外径
时，导热热阻与对流传热热阻之和最小，此时散热
量为最大值
9． 导温系数描述了物体_____的能力。
【答案】传播温度变化的能力
10．Pr （普朗特）准则反映_____的准则，它表征了_____的相对大小。
【答案】流体中动量扩散能力与热扩散能力；流动边界层与热边界层
11．气体辐射的贝尔（Bell ）定律是_____。
【答案】离x 后的辐射强度,
, 其中,
为投射到气体界面x=0处的光谱辐射强度,
为通过一段距
为光谱减弱系数
二、简答题
12．推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？
【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。
13，，．一维无限大平壁的导热问题两侧给定的均为第二类边界条件能否求出其温度分布? 为什么？
【答案】（1）一维无限大平壁的导热问题，两侧给定的均为第二类边界条件，不能求出其温度分布。
（2）因为第二类边界条件所对应的是温度曲线的斜率，与绝对温度没有对应关系。
14．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。
15．什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关？什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素相关？它们之间有什么区别？
【答案】物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它与物体的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和温度相关，而且与投入福射的能量随波长的分布相关，也就是与投入福射的发射体的种类、温度和表面特征相关）。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。
16．绿色住宅的一种节能方式（夏天少用空调、冬天少用暖气）就是在其房屋前栽种几棵大型落叶乔木，试从传热学角度说明大树的作用。
【答案】夏天室内热负荷主要来自太阳辐射，如房屋前截种几棵大树，枝叶繁茂会遮挡阳光，使房屋处于树荫下，可以凉快些，从而减少使用空调。到了冬天，树叶落光，太阳光线可直射到房屋上，因而又可推迟使用暖气时间或少用暖气。这样便可达到节能的目的。
17．传热学中通常把“管内流动”称为内部流动，将“外掠平板”、“外掠圆管”称为外部流动，试说明它们的流动机制有什么差别。这些对流换热问题的数学描述有什么不同？
【答案】（1）它们的流动机制的差别在于管内流动，其流体的发展受到管内空间的限制；而外掠平板或外掠圆管，其流体的发展不受外界的限制。
（2）这两类对流换热问题的数学描述的不同之处在于：①定型尺寸不同，如管内流动，定型尺寸选用管内径，而外掠平板，定型尺寸选用板长，外掠圆管定型尺寸选用管外径；②由于内流动受到流动空间的限制，除流动入口段以外，边界层理论不适用于流动充分发展段，因此不能采用数量级分析的方法简化对流换热微分方程组；③边界条件的描述也不相同，内流问题应考虑流动与换热的对称性。