2017年江西理工大学流体机械与工程(加试)之传热学复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 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。
2． 对于竖壁表面的自然对流，当时，仍有
自然对流是因温差引起的，但的流
动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？
【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。
3． 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。
4． 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。
5． 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热流量传递的热量，又称传热速率；③热流密度q ，其单位为积所传递的热量。
（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，
6． 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；
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的双曲正切成正比，而双曲正切是单调增加函数，所
其单位为W （kW ）, 是单位时间内
q 是单位时间内通过单位面
（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。
二、计算题
7． 在液体沸腾的壁面上有一个如图所示的气化核心，且形成了一个气泡，试写出气泡力平衡和热平衡的表达式，从中可以得出什么结论？如果壁面的光洁度提高，对沸腾过程是否有利？
图 气化核心示意图
【答案】力平衡为:
由图所示，该气泡的体积近似为:气泡表面积为:
代入力平横关系式，微分，得到
得:
热平衡为:
从力平衡可知，要使气泡膨胀长大，须满足的饱和蒸气温度
因此
对应的饱和蒸气温度大于
对应
即液体是过热的。因此，只要R 不是无穷大，要使气泡产生，液体必须过热。
光滑表面因R 减小，而使增大，从而导致过热度增加，对沸腾是不利的。
8． 在电磁炉上使用平底茶壶烧开水，已知通过茶壶底部的热流密度假设茶壶下侧的水垢厚度分别为1mm 和2mm ，水垢的导热系数
求水垢的下表面温度
分别为多少？
【答案】通过水垢的热流密度计算公式为：因此：当当
水垢上表面温度
即当水垢厚度分别为1mm 和2mm 时，水垢下侧温度分别为152℃和195℃。
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9． 厚度为
的平壁，该平壁无内热源，且平壁的导热系数其中a ，b 为常数。已知平
壁中的稳态温度分布曲线如图所示，请判断三种情况下b 的符号（即b>0，b=0，b<0）。
图 温度分布示意
【答案】由题意可知，该问题为稳态，无内热源问题，结合傅里叶定律的数学表达式：
（1）从图（a ）中可以看出，x=0到则需
为常数，因此b=0。
之间，之间，
因此，若使因此，若使
恒定不变，
则需恒定不变，
则需
（2）从图（b ）中可以看出，x=0到所以b<0。
（3）从图（c ）中可以看出，x=0到所以b>0。
10．厚度等于的常物性无限大平板，
初始温度均匀为，过程开始后，左侧有一定热流密度的热源加热，
右侧与低温流体
相接触
，表面传热系数等于常数，所有物性参数已知，
写出该导热问题的数学描写（述）。
【答案】这是一个沿平板厚度方向的一维非稳态导热问题，其微分方程、边界及初始条件为：微分方程：初始条件：边界条件：
之间，
为常数，因此，若使
恒定不变，
11．利用对比法求材料导热系数。将直径相同的A ，B 两种材料做成的细长杆置于同一流体中，流体温度为25℃。将两杆安装于温度为100℃同一表面上。同时测得离开该表面相同距离的两杆上的温度分别为数。
【答案】由题意知
则：
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已知材料A 的导热系数为求材料B 的导热系