2017年华北理工大学013建筑传热学复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 有人说，在电子器件的多种冷却方式中，自然对流是一种最可靠（最安全）、最经济、无污染（噪音也是一种污染）的冷却方式。试对这一说法作出评价，并说明这种冷却方式有什么不足之处？有什么方法可作一定程度的弥补？
【答案】电流通过电子器件时会产生焦耳热，导致温度上升，于是产生了周围空气自然对流的动力。这种冷却方式无需外加动力，亦无噪声，而且一旦停电，电子器件也就不工作了，因而也就不存在冷却问题，因而说它是最可靠、最经济、无噪声污染的冷却方式是合适的。自然对流冷却方式的最大不足是其换热强度低。一种弥补的方法是采用扩展表面，即在热表面上加装垂直放置的肋片，以增加散热面积。
2． 为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？
【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收
，
，黑色表面有利于吸
；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身收可见光（属于短波辐射）
辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。
两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。
（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面
，
由基尔霍夫定律，
反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不
需要做成黑色。
3． 在对流换热的理论分析中，边界层理论有何重要意义？
【答案】边界层理论的主要意义在于，利用边界层的特征采用数量级分析法来简化对流换热微分方程组，使其变成更容易求解的形式，从理论上寻找出便利于求解h 的途径。
4． 等温面与等温线的特点？
【答案】（1）温度不同的等温面或等温线彼此不能相交；
（2）在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲，或者就终止于物体的边界上； 线）
（3）等温面或等温线的分布并不一定均匀。
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． 如何强化膜状凝结换热，试举出一个强化水平管外凝结换热的例子。
【答案】强化膜状凝结换热基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度；实现方法:用各种带尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。如利用沟槽管，使液流在下排过程中分段排泄。
二、计算题
7． 一个细长金属杆内的温度分布为已知金属杆的导热系数为的热流密度。
【答案】因为
将对x 求导可得:
根据傅立叶导热方程，可知热流密度为:
将已知量代入，可得:
8． 外掠平板的边界层的动量方程式为：
）导出边界层的动量积分方程。 【答案】动量方程左右两端从y=0到
积分，
展开有，
当故
因为
式中以小时计，是从杆端算起的坐标。
杆长为L=lm。试求半小时后通过杆中间面
处
试求：沿y 方向作积分（从y=0到
时，因此，
所以
又
由连续性方程
有，
代入式（6）有，
将式（7）代入式（5）有，
根据式（8）整理得到，
9． 某换热通道截面如图1所示，其中外侧正方形的边长为
内侧正方形的边长为物性为常
数且过程处于稳定状态，通道内部表面温度保持不变，根据换热的对称性，通道外部边界处于恒壁温，有人分别用不锈钢和铜作为该导热体的材料进行实验测定，认为无论图中所示阴影部分，的导热体有无内热源其上述两种材料组成的换热通道截面的温度分布均不一样。该说法成立吗？为什么？
图1 换热通道导热
【答案】判断物体中的温度分布是否一样，关键在于判断物体中的导热微分方程和边界条件是否一样。根据该模型的对称性，选取导热体的1/4模型作为研宄对象进行分析，其物理模型示意如图2所示。
（1）当导热体内部无内热源时，即
结合题意，导热微分方程可以进行如下简化：
左侧边界条件为第一类边界条件：
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