2018年中国科学技术大学工程科学学院833热工基础之传热学考研强化五套模拟题
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一、简答题
1． 什么是热边界层？能量方程在热边界层中得到简化所必须满足的条件是什么？这样的简化有何好处？
【答案】流体流过壁面时流体温度发生显著变化的一个薄层。能量方程得以在边界层中简化，必须存在足够大的贝克莱数，即
也就是具有
的数量级，此时扩散项
才
能够被忽略。从而使能量微分方程变为抛物型偏微分方程，成为可求解的形式。
2． 水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？
【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；
（2）水的比热容比空气的比热容大得多，
常温下水的
面传热系数比空气大得多。
3． 为什么Pr>l的流体
，
而空气的
两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表
由积分方程解也可
所以，Pr>l时，
【答案】Pr>l，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此以证明这一点。由动量积分方程得：
4． 如何强化膜状凝结换热，试举出一个强化水平管外凝结换热的例子。
【答案】强化膜状凝结换热基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度；实现方法:用各种带尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。如利用沟槽管，使液流在下排过程中分段排泄。
5． 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。
6． 试述数和数的区别。
【答案】
数中的为流体的导热系数，
为影响边界层厚度的几何尺寸。
数反映靠近壁面流体层
数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的
数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；相对大小。
二、计算题
7． 设有如图所示的一偏心环形空间，其中充满了某种储热介质（如石蜡类物质）。白天，从太阳能集热器中来的热水使石蜡熔化，夜里冷却水流过该芯管吸收石蜡的熔解热而使石蜡凝固。假设在熔解过程的开始阶段，环形空间石蜡的自然对流可以略而不计，内外管壁分别维持在均匀温度
试定性画出偏心圆环中等温线的分布。 【答案】
图 偏心圆环中的等温线分布
8． 有人对一阶导数
提出了以下表示式：
您能否判断这一表达式是否正确，为什么？ 【答案】这一表达式不正确。得一阶导数的近似公式：
代入上式得：
正确的表达式应是：
的实质是求解函数一阶导数的三点公式。由泰勒级数可导
9． 直径为
单位长度电阻为R 、发射率为的金属棒，初始时与温度为的环境处于热平衡
状态，后通过电流
【答案】
已知棒与环境的表面传热系数为。试导出通电流期间金属棒温度随时间变
化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。（不用求解）
10．空间直角坐标系中的导热微分方程式可表达为：
根据下列各条件分别简化该方程。
（1）导热体内物性参数为常数，无内热源； （2）二维稳态温度场，无内热源；
（3）导热体内物性参数为常数，一维稳态温度场。 【答案】（1）（2）（3）
热介质
质量流量为0.2kg/s
11．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: