2017年北京市培养单位高能物理研究所814热工基础之传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、名词解释
1． 辐射力
【答案】单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的包含所有波长的辐射能。
2． 换热器。
【答案】用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置统称为换热器。
3． 接触热阻，沸腾的临界热流密度，入口效应，黑体，温室效应。
【答案】接触热阻:由于固体表面之间的接触都不可能是紧密的，两壁面之间只有接触的地方才直接导热，在不接触处存在空隙，热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的，因而存在传热阻力，称为接触热阻。
沸腾的临界热流密度指核态沸腾时达到的最大热流密度。
入口效应:从管子进口到充分发展段之间的区域称为入口段，入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段的高，且沿主流方向逐渐降低。
黑体是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种假想的物体。
温室效应:大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外辐射出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高。
二、判断题
4． 蒸汽在低于饱和温度的壁面接触时所可能出现的膜状凝结形式或珠状凝结形式主要取决于接触壁面表面的湿润能力。（ ）
【答案】对
【解析】蒸气与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好地湿润壁面，它就在壁面上铺展成膜，即出现膜状凝结，如果凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个的小液珠，即出现珠状凝结。
5． 对于对流换热，如果流体的温度高于壁面温度，流体总是被冷却。（ ）
【答案】错
6． 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
7． 颜色对红外线的吸收几乎没有影响。（ ）
【答案】对
8． 对于需要强化换热的换热面来说，当毕渥数
【答案】对
时加肋片才有效。（ ）
【解析】因为増加肋片加大了对流传热面积有利于减小总面积的热阻，但是肋片増加了固体的导热阻力。因而当毕渥数
时，加肋片才有效。
三、简答题
9． 写出毕渥数与努塞尔数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。
【答案】
固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；
里面的
壁面上流体的无量 为流体导热系数。
纲温度梯度；两者不同之处在于：里面的为固体导热系数，
10．什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。
11．试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）。
【答案】（1）有以下换热环节及传热方式:由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热； （强制对流）
（2）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。
12．试分别说明导热问题3种类型的边界条件。
【答案】（1）第一类边界条件:已知任意时刻物体边界上的温度分布； （2）第二类边界条件:已知任意时刻物体边界上的热流密度或温度梯度；
（3）第三类边界条件:已知任意时刻物体边界与周围流体间的对流换热情况，即已知表面传热系数h 和周围流体温度t f 。
13．肋片高度增加引起两种效果:肋效率下降和散热表面积增加。因而有人认为，随着肋片高度的 增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片散热量反而会下降。试分析这一观点是否正确。
【答案】（1）这一观点是不正确的。 （2）计算公式表明，肋片散热量与以散热量不会
随高度増加而下降。
的双曲正切成正比，而双曲正切是单调增加函数，所
14．从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？
【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:
当忽略液柱静压差时，
由热平衡条件可知，
热度
15．试说明
与
对应的饱和温度为
令
与
对应的蒸气饱和温度为
由于
可以看出，沸腾液体总是具有一定的过
数的物理意义。及各代表什么样的换热条件？有人认为，代表了
绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？
【答案】（1）（2）①求解；②
（3）认为
数的物理意义是物体内外热阻之比的相对值。
时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。
代表绝热工况是不正确的，
的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，
而绝热工况下边界热阻无限大。
16．不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗? 热流线为什么与等温线垂直？
【答案】（1）热流线也不能相交。这是因为与热流线垂直方向没有热流分量。
（2）热流线与等温线垂直的原因是因为如热流线不垂直于等温线，则等温线上必有一热流分量。而等温线上无温差，q=0, 只有热流线垂直于等温线才能使等温线上的分热流为零。
四、计算题
17．如图所示，一外表面绝热的人工黑体空腔，其内壁近似为黑体，并保持均匀的恒定温度。已知空腔上所开小孔的面积为微小面积
（2）小孔试计算由此
引起的测量误差是多少？
小孔的辐射功率为0.25W ，在小孔正前方
处有一个
的辐射敏感元件用来测量小孔的投射福射。试计算: 对微小表面
的投射辐射是多少？
偏离小孔正前方
但微小表面方向不变，
（1）黑体空腔内壁的温度是多少？ （3）若由于安装时发生失误，使微小表面
图