2017年昆明理工大学F003传热学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。
你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）
【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的
倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，
致使冰箱保冷性能下降。
2． 两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？
【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。
3． 强化凝结换热的原则是什么？从换热表面的结构来说，强化凝结换热的基本思路是什么？
【答案】强化凝结换热的原则是:（1）尽可能减薄凝结液膜；（2）尽快排除凝结液；（3）及时排除不凝结性气体。为了强化凝结换热，应采用特殊的结构，充分利用表面张力的作用，减薄大部分表面的凝结液膜，并设置一定的通道，使凝液尽快排除。
4． 有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺谟图计算所得的结果是错误的。其理由是：诺谟图表明，物体中各点的过余温度的比值仅与几何位置及看法？请说明其理由。
【答案】这种看法不正确，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变，但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。
5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。
【答案】用错制的水壶烧开水时，由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数，根据传热过程的特点，水壶的温度近似等于壶内水的温度，而壶内水的温度不超过100℃，因此水壶不会被烧坏；而一旦壶内的水烧干后，壶内壁面与空气发生自然对流传热，表面传热系数较小，此时水壶壁面温度接近于火焰的温度，而火焰的温度非常高，高于铝的温度极限，水壶很快就被烧坏。
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有关，而与时间无关。但当
时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋近流体温度，所以两者是有矛盾的。你是否同意这种
6． 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。
二、计算题
7． 试根据速度边界层和热边界层的概念，用量级分析的方法，从对流换热的能量微分方程导出二维稳态、常物性、不可压缩流体外掠平板层流边界层流动时的边界层能量微分方程。
【答案】能量方程为：边界层内量级即
为同一量级，即
于是有：
量级：其中具有
的量级应如下理解:等号两边应有相同的量级，如果
为使等号后面的量级为1，故
边界层能量微分方程为：
8． 竖直管道高20m ，管内径为15mm , 进口温度为25°C 的冷水经管道后被加热到40°C , 冷水的质量流量为0.25kg/s, 水的比定压热容为热系数。
【答案】⑴（2）
可见，考虑位能后总能量仅增加了0.31%, 完全可以忽略不计。
（3）因
故
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而边界层
则属于小的
不具有
量级，则括
号内产生一个很大量级的项
右端括号内两项相比显然
试求:①水的加热量为多少？②若考虑
位能，水的总能量增大多少？③设管内壁温度为55°C ，水的平均温度取进出口平均值，求表面传
9． 有一套管式换热器利用热水加热原油。热水进出口温度分别为95℃和50℃，热水流量为0.8kg/s，比热为
原油的进口温度为30℃，加热后变为60℃，
原油比热为
。忽略换热器的热损失，问:
（1）该换热器是逆流还是顺流？ （2）换热器的对数平均温差是多少？ （3）原油流量是多少？ （4）油水之间的换热量是多少？ 【答案】由题意可知，
（1）由于原油出口温度大于热水出口温度，即（2）换热器端差:
则对数平均温差:
则判断为逆流。
（3）忽略换热器的热损失，则热水放热量=原油吸热量，即:
则:
（4）油水间的换热量为:
10．对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，从动量方程界层厚度的如下变化关系式
：
引出边
【答案】由外掠平板的流动的动量微分方程：
由于
而由连续性方程：
可知
因此，动量微分方程式中个项的数量级如下：
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