2017年中国科学技术大学研究生院科学岛分院833热工基础之传热学考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？
【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；
（2）水的比热容比空气的比热容大得多，
常温下水的
而空气的
两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表
面传热系数比空气大得多。
2． 为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不明显，试分析原因。
【答案】冷油器中由于油的粘度较大，对流换热表面传热系数较小，占整个传热过程中热阻的主要部分，而冷却水的对流热阻较小，不占主导地位，因而用提高水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，效果不明显。
3． 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。
4． 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热，这样能预测温度场的解吗？
【答案】根据所给边界条件，可以判断该物体没有热流，所以物体各点温度均为tf 。
5． 试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。
【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；
（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低了求解难度。
6． 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。
7． 什么叫非稳态导热的正规状况阶段？这一阶段有什么特点？
【答案】（1）非稳态导热的正规状况阶段是指非稳态导热过程进行到一定程度，初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍随时间变化，但各点过余温度的比值已与时间无关，亦即无量纲过余温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。
（2）非稳态导热正规状况阶段的特点：这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。
8． 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。
9． 两物体的温度分别为100℃及200℃，若将其温度各提高450℃并维持其温差不变，其辐射换热热流量是否变化？
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比，而非一次方成正比。
10．简述气体辐射的特点。
【答案】气体辐射对波长有选择性；气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。
二、计算题
11．某一房间维持室内温度假定房间内壁表面温度在冬天和夏天分别为
室内有一小物体，其外表面和空气间的自然对流表面传热系数为
物体外表面的平均温度为物体外表面与房间内墙壁之间的系统福射系数
为. ，试计算该物体在冬天和夏天的热损失。
【答案】物体表面与室内空气之间的自然对流换热热流密度为:
冬天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:
和测得
夏天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:
物体在冬天和夏天的热损失分别为:
12．有一小型浸没式热水器，体积为和
假设空气与热水器间的表面传热系数恒为
【答案】热水器定型尺寸：
本题为有内热源的集总参数问题，其解为：
假设初温和空气温度均为20℃，则：
13．速度为温度为的流体绕流温度为的恒壁温平板，若Pr< 热水器由的金属制成，消耗功率40w 。热水器浸在水试计算热水器达到熔点所需的时间。 中，所以不会超过恪点538℃。由于操作人员疏忽，热水器未浸在水中而是在空气中就接通电源。程求解温度边界层厚度（温度分布可以取一次多项式近似）。 【答案】边界层能量积分方程： 假设温度分布取为一次多项式近似：t=b+cy 根据边界条件 求得 因此， 以近似看作是均匀的，即 当Pr<