2018年长沙理工大学能源与动力工程学院827传热学考研强化五套模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 解释边界层中
【答案】边界层中
的物理意义。
的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主
流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。
2． 由导热微分方程可见，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。你说对吗？（提示：导热的完整数学描述为导热微分方程和定解条件）
【答案】上述观点不对。因为热扩散率中含有导热系数，而且导热问题的完整数学描述不仅包括控制方程，还包括定解条件，第二或第三类边界条件中都隐含着导热系数的影响。
3． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。
【答案】用错制的水壶烧开水时，由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数，根据传热过程的特点，水壶的温度近似等于壶内水的温度，而壶内水的温度不超过100℃，因此水壶不会被烧坏；而一旦壶内的水烧干后，壶内壁面与空气发生自然对流传热，表面传热系数较小，此时水壶壁面温度接近于火焰的温度，而火焰的温度非常高，高于铝的温度极限，水壶很快就被烧坏。
二、计算题
4 如图所示，．半径为R 的半球形容器的内表面为绝热面3, 温度为温度为
另一半为黑表面1，温度为
试求角系数
图
【答案】
同理，
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，顶部平面的一半为灰表面2
5． 某种火警报警器的有效部位是一个半径为r 的金属球，其熔化温度为
比热为
的温度为25℃, 当突然受到温度为
），导热系数为
，
其密度为
:）。正常状态下金属球
若考虑到金属球升
的烟气加热后，为保证在20秒内发出警报，问金属
球的半径应为多少？设烟气与球表面间的对流换热系数为稍增大些还是应减少些？为什么？
【答案】对于球体，
假设
温后其辐射散热会增加（四周墙壁温度低于烟气温度），为保证仍在20秒内发出警报，其半径应
成立，可用集总参数法计算:
又因此有:校核:
在20秒内发出警报，金属球半径应该稍减少些。
由题意知，有
则金属球的能量平衡方程为:
6． 有一套管式换热器利用热水加热原油。热水进出口温度分别为95℃和50℃，热水流量为0.8kg/s，比热为
原油的进口温度为30℃，加热后变为60℃，
原油比热为
。忽略换热器的热损失，问:
（1）该换热器是逆流还是顺流？ （2）换热器的对数平均温差是多少？ （3）原油流量是多少？ （4）油水之间的换热量是多少？ 【答案】由题意可知，
（1）由于原油出口温度大于热水出口温度，即（2）换热器端差:
则对数平均温差:
则判断为逆流。
，则
成立。
,
如果考虑金属球升温后辐射散热增强，那么金属球单位时间内净得的热量会降低，为了保证
（3）忽略换热器的热损失，则热水放热量=原油吸热量，即:
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则:
（4）油水间的换热量为:
7． 换热面积
的热流体从200
的逆流式换热器，使用初期能把热容量
℃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:
8． 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。
【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
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已知管壁温度气
热接点的表面发射率试确定气流的真实温度
。因