2018年北京科技大学机械工程学院811热工理论之传热学考研基础五套测试题
● 摘要
一、填空题
1． 写出Pr （普朗特数）的无量纲组合：_____。它的物理意义是_____。 【答案】；动量扩散能力与热量扩散能力的一种量度
2． 锅炉炉墙外墙与大气间的换热是_____。
【答案】对流换热
3． 纵掠平板强迫对流换热的能量方程为_____。 【答案】
4． 导热微分方程的推导依据是_____和_____。直角坐标下一维，非稳态、无内热源导热问题的导热微分方程可以表示成_____。
【答案】 傅里叶定律:能量守恒定律:
二、判断对错题
5． 颜色对红外线的吸收几乎没有影响。（ ）
【答案】对
6． 在工业上常见的温度范围内, 空气由明气体。（ ）
【答案】错
【解析】在工业上常见的温度范围内, 分子结构对称的双原子气体, 如氧、氮, 实际上并无发射和吸收辐射能的能力, 可认为是热辐射的透明体。因而空气可看作是透明气体。
7． 实际物体的反射福射不可能大于同温度下的黑体福射力。（ ）
【答案】错
8． 在非稳态导热过程中，当物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，或者表面换热系数极大时，可以忽略其内部导热热阻。（ ）
【答案】错。 的与的组成, 因此, 不可以把空气看作为透
【解析】由毕渥数的表达式：
或者表面换热系数极大（即保证毕渥数
可知，当物体的导热系数相当大，或者几何尺寸很小，），可以忽略其内部热阻。
三、简答题
9． 写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。 【答案】表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投射辐射处于热平衡，或者为灰体。
10．试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。
【答案】（1）基本思想：把在时间、空间上连续的温度场用有限个离散点温度的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些点温度值的代数方程，获得各离散点上的温度值。
（2）步骤：①按所求问题的几何形状、求解精度和稳定性条件划分差分网络；②按物理条件和边界条件建立各节点差分方程，构成差分代数方程组；③求解。
11．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。
12．管内受迫对流换热时，对于横管和竖管中流体被加热和被冷却，自然对流的影响各有什么不同？什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响？
【答案】（1）对于横管，流体不管被冷却还是被加热，都将有利于换热。因为当横管中流体被冷却时，由于管心温度高于管壁，将形成管心向上而沿管壁向下的垂直于受迫流动方向的环流；而当横管中流体被加热时，由于管心温度低于管壁，将形成由管心向下而沿管壁向上的垂直于受迫流动方向的环流；由于都形成了环流，加强了边界层的扰动，所以都将有利于换热。
对于竖管，当流体向上流动时，如果流体被冷却，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反，这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热；如果流体被加热，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热。当流体向下流动时，则自然对流对换热的影响与流体向上流动正好相反。如流体被冷却，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热；如果流体被加热，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反。这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热。
（2）至于什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响，可通过惯性力和浮升力数量级的对比进行判断，一般，当
时，就应考虑自然对流的影响。
13．图中是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？
图 凝结（沸腾）传热管
【答案】图（a ）为凝结传热管。利用在表面张力的作用下，尖峰能够减薄液膜的原理，凝结
液会向尖峰中间的凹槽聚集，从而使尖峰处的液膜很薄，同时凹槽的结构有利于迅速排除凝结液。
图（b ）为沸腾传热管。传热管表面形成的众多孔隙结构，最容易产生汽化核心，有利于气泡的形成和发展，进而强化沸腾换热。
14．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
四、计算题
15．一根横穿某大车间的水平蒸汽输送管，外径75mm 的保温材料，其导热系数车间空气温度热系数。
【答案】本题属于复合换热问题，保温层外表面以辐射换热和对流换热方式传递热量。注意，辐射换热是在保温层外表面与车间壁面之间进行的，空气可作为透热介质，仅当未给出壁面温度时，才可近似以空气温度代替车间壁面温度。
（1）求
（2）求
故 车间壁面温度发射率
表面温度管外包有一层厚现已测得保温层外表面温度试求:（1）蒸汽输送管单位管长的热损失（2）保温层外表面的辐射换热表面传热系数；（3）保温层外表面与空气间的自然对流表面传
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