2018年北京工业大学建筑工程学院846传热学Ⅰ考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 简述和准则的物理意义。和时，一维平板非稳态导热温度分布的特点（用图形表示）。 【答案】表示物体内部导热热阻与物体表面对流换热热阴的比值，它和第三类边界条件有密切的联系。
是非稳态导热过程中的无量纲时间，表示非稳态导热过程进行的深度。
意味着平板的导热热阻趋于零，平板内部各点的温度在任一时刻都趋于均匀一致，如
图1所示。
表明对流换热热阻趋于零，平板表面与流体之间的温差趋于零，如图2所示。
图
1
图2
3． 什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关？什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素相关？它们之间有什么区别？
【答案】物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它与物体的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和温度相关，而且与投入福射的能量随波长的分布相关，也就是与投入福射的发射体的种类、温度和表面特征相关）。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。
4． 热量、热流量与热流密度有何联系与区别？
【答案】（1）①热量Q ，其单位为J （kJ ）; ②热流量
内传递的热量，又称传热速率；③热流密度q ，其单位为
面积所传递的热量。
（2）如记为传热时间，则三者间有如下的关系:
式中，A 为传热面积，
5． 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 。
6． 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。
7． 根据对导热系数主要影响因素的分析，试说明在选择和安装保温隔热材料时要注意哪些问题。
【答案】（1）根据工作温度选择适合的保温材料；
（2）进行保温计算时应考虑温度对保温材料导热系数的影响；
（3）选择导热系数小的材料，其密度在最佳密度附近，使其具有最佳保温性能；
（4）保温材料的保温性能受水分影响很大，必须采取防水措施；
（5）采用各向异性材料时要注意导热方向对导热系数的影响。
8． 结合非稳态导热分析解的形式，分析热扩散率在非稳态导热中的作用。
【答案】从分析解形式可见，物体的无量纲过余温度是傅里叶数的负指数函数，即表示在相同尺寸及换热条件下，热扩散率越大的物体到达指定温度所需的时间越短，这正说明热扩散率所代表的物理含义。
其单位为W （kW ）, 是单位时间q 是单位时间内通过单位
9． 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。
10．利用肋化换热器来实现水与空气间的换热，若要强化传热，应将肋片加在空气侧还是水侧？为什么？
【答案】（1）为强化传热，应将肋片加在空气侧。（2）原因:与水侧相比，空气侧对流换热系数较小、热阻较大，加肋片后可显著降低传热热阻，提高传热量。
二、计算题
11．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
【答案】（1）由人工黑腔的结构，小孔的面积远小于空腔内表面面积，空腔内表面近似为黑体，因此，小孔的辐射可视为空腔温度下的黑体辐射。
（2
）敏感元件上的投射辐射应该等于小孔发射的辐射中到达位置的那部分，而小孔发射到敏感元件上的辐射能量可以通过小孔（作为黑体）的辐射强度来计算。根据立体角的定义式和辐射强度的定义式，并考虑到表面法线方向上定向辐射力与辐射强度数量相等的关系，可以计算出敏感元件上的投射辐射。
小孔在法线方向上的定向辐射力为:
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