2018年武汉科技大学材料与冶金学院843传热学考研核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 灰体
【答案】灰体是指光谱吸收比与波长无关的物体。
2． 流动边界层
【答案】流动边界层，又称速度边界层，是指固体壁面附近流体，由于粘性导致速度急剧变化的薄层。
3． 流动边界层和热边界层。
【答案】流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。
二、推导及问答
4． 何谓肋片效率？采用加装肋片来强化换热，对肋片的选材、肋片的形状和肋片效率有何要求？
【答案】肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热量之比。肋片效率的主要影响因素有:
（1）肋片材料的热导率:热导率愈大，肋片效率愈高；
（2）肋片高度:肋片愈高，肋片效率愈低；
（3）肋片厚度:肋片愈厚，肋片效率愈高；
表面传热系数:表面传热系数愈大，肋片效率愈低。
5． 在气温为10℃的房间内用细绳吊一段直径均匀的圆柱冰块，过一段时间后，冰块的形状会发生哪些变化？冰块会在绳上完全融化吗？
【答案】由题意知，该冰柱的融化过程相当于竖圆柱的自然对流换热。根据竖壁自然对流换热的机理，由于冰柱壁面温度低于周围空气温度，故流体贴壁向下流动，边界层上部薄而下部厚。局部对流换热系数上部较大而下部较小，因此，虽然冰柱整个会慢慢融化，但是上部融化较快，其形状会变得上部细、下部粗，不等在绳上全部融化完就会掉在地上。
6． 什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？
【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。
（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导
热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的时，可以作为纯导热过程，并以此作为判据。
7． 扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么? 有人认为只要扩展表面细长，就可按一维问题处理，你同意这种观点吗？
【答案】（1）扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是扩展表面细长，且导热系数大；
（2）不同意，表面传热系数相对较小的条件下（
8． 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。
9． 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。
）才可以按一维问题来处理。
三、计算题
10．以薄壁不锈钢管作导体通电加热在管内流动的气体，管子裸露置于室内，试写出在稳态情况下，该管长dx 微元段的热平衡关系。已知钢管电阻为R ，
【答案】热平衡关系如图所示，热平衡关系式应为：
通电加热量=钢管外表面与室内空气的对流换热量+钢管内表面与管内气体的对流换热量 图中，管内气体的质量流量及其电加热量分别为：
热平衡方程为：
电流为I ，A 。
式中：分别为管内、外的表面传热系数，为室温。
图
11．热电偶的接结点近似为是直径为0.5mm 的球体，
热电偶材料的
热电偶初始温度为25℃，突然将其放入100℃的
气流中，热电偶表面与气流间的表面传热系数
间。
【答案】（1）判断能否用集中参数法。
可用集中参数法求解。
（2）所需时间。
12．直径为57mm 的管道，管道外表面温度为100℃，将它用导热系数为该保温层材料至少有多厚？
【答案】
已知
所以，则可得：
试求热电偶指示温度为50℃时所需时的石棉硅藻土材料保温。保温后保温层外表面温度不超过40℃，每米管道最大热损失不超过70W ，试问则: