2017年华中科技大学环境科学与工程学院812传热学考研仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 为什么用普朗特数度？
【答案】普朗特数
分子表征了流体由于分子运动而扩散动量的能力，这一能力越大，可以定性地判断流体外掠平板时的速度边界层和温度边界层的相对厚
粘性的影响传递的越远，速度边界层越厚；分母则表征了热扩散的能力，因此，两者相比，基本上可以反映边界层的相对厚度。
2． 简述温室效应是怎么回事？
【答案】（1）对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。
（2）当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收； （3）另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。
（4）红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。这就是温室效应。
3． 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。
【答案】（1）基本思想：把在时间、空间上连续的温度场用有限个离散点温度的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些点温度值的代数方程，获得各离散点上的温度值。
（2）步骤：①按所求问题的几何形状、求解精度和稳定性条件划分差分网络；②按物理条件和边界条件建立各节点差分方程，构成差分代数方程组；③求解。
4． 两物体的温度分别为100℃及200℃，若将其温度各提高450℃并维持其温差不变，其辐射换热热流量是否变化？
【答案】会发生变化。因为物体的辐射力与其热力学温度的四次方成正比，而非一次方成正比。
5． 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。
6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。
【答案】用一只手握住盛有热水的杯子，手所感受到的是杯子外壁面的温度。不搅拌时，杯中的水与杯子间为自然对流传热，这种情况下的对流传热系数相对较小，杯子外壁面的温度相对较低；当另一只手用筷子快速搅拌热水，水在杯中随着搅拌而旋转，水与杯子间的换热为强制对流换热，对流传热系数增大，水与杯子间的换热量增加，杯子外壁面的温度升高，因此握杯子的手会显著地感到热。
二、计算题
7． 在一无限大平板的非稳态导热过程中，测得某一瞬间在板的厚度方向上的A ，B ，C 处的温
度分别为的距离。
【答案】由于平板的厚度远大于AC 之间的距离，利用有限差分法，当
8． 为测量某种材料的导热系数随温度的变化规律，取厚度为50mm 的无限大平壁试样，稳态时测得：材料两侧的温度分别为100℃和20℃，中心面的温度为50℃，热流密度为定该材料导热系数随温度的关系
中的常数
和b 。
【答案】稳态且当导热系数随温度的变化规律已知时，可得：
解两式得：
9． 用一裸露的热电偶测试圆管中气流的温度，热电偶的指示值流对热接点的对流换热系数为
及测温误差，并简要说明如何减小误差。
【答案】由于热电偶工作端为凸表面，它的表面积相对于圆管的面积很小，即
A 与B 及B 与C 各相隔lcm ，材料的热扩散率
试估计在该瞬间B 点温度对时间的瞬时变化率。该平板的厚度远大于AC 之间
足够小时：
试确
已知管壁温度气
热接点的表面发射率试确定气流的真实温度
。因
此他们之间的辐射换热可按式
热电偶的辐射换热和对流换热的能量平衡式为:
计算。
由此求得实际温度为:
测温绝对误差为14.4℃, 相对误差为8.5%。误差产生的原因是由于热电偶与管道外壁的辐射换热，使明显低于为此可采用遮热罩来减小辐射换热。
10．某套管式换热器，内管内径为100mm , 外径为108mm ，其导热系数在内管内流过，温度从60℃降低到39℃，表面传热系数
的冷水在套管间（内管外）流过，温度从15℃被加热到40℃，表面传热系数
试求:（1）该换热器的管长；（2）换热器最大可能传热量；（3）该换热器的效能；（4）传热单元数。
【答案】（1）求管长1:
因
流型必然为逆流
故
（2）求
故
（3）求NTU :
热介质
质量流量为0.2kg/s