2018年浙江大学机械工程学系833传热学考研核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。
【答案】（1）所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度尺寸，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧温度均匀时，热量垂直于板面方向流动。
（2）薄板两侧均匀加热或冷却，以及炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
2． 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。
3． 在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖好，还是多孔的空心砖好? 为什么？
【答案】（1）在寒冷的北方地区，建房用砖采用多孔的空心砖好。
（2）因为在其他条件相同时，实心砖材料的导热系数约为
满着静止的空气，空气在纯导热（即忽略自然对流）时导热系数约为而多孔空心砖中充可见，空心砖是很好的绝热材料。寒冷地区建房用多孔空心砖好。
4． 为什么用普朗特数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，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。
5． 什么是非稳态导热问题的乘积解法，该解法使用条件是什么？
【答案】（1）对于二维或三维非稳态导热问题的解等于对应几个一维问题解的乘积，其解的形式是无量纲过余温度，这就是非稳态导热问题的乘积解法。
（2）非稳态导热问题的乘积解法使用条件是恒温介质，第三类边界条件或边界温度为定值、初始温度为常数。
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。
7． 为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？
【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收
，，黑色表面有利于吸收可见光（属于短波辐射）；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。
两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。
（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面
，由基尔霍夫定律，反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不需要做成黑色。
8． 为什么热量传递和动量传递具有相似性？雷诺类比适用于什么条件？
【答案】（1）通过边界层分析，得到的边界层动量微分方程式和能量微分方程式形式完全一致，且各自对应的边界条件也是相同的，说明边界层中的速度分布和温度分布具有类似的规律。由于边界层中存在温度梯度，因此产生了热量的传递，传递的热量具体体现为热流密度q ；由于同时存在速度梯度，因此产生了动量传递，传递的动量具体体现为黏性应力
布的相似性说明热量传递与动量传递具有相似性。
（2）雷诺类比适用于Pr=l的流体。
9． 两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。
【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。
10．用高斯-赛德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛的解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？
【答案】（1）高斯-赛德尔迭代法求解代数方程时不一定能得到收敛的解；
（2）不一定能得到收敛的解其原因不是因为初场的假设不合适，而是由于迭代方式不合适。
温度分布与速度分
二、计算题
11．有两平行黑表面相距很近，它们的温度分别为1000℃和500℃。试计算它们的辐射换热量。当“冷”表面温度增至700℃，则辐射换热量变化多少？如果它们是灰表面，发射率分别为0.8和0.5, 它们的辐射换热量又为多少？
【答案】由于两平行黑表面相距很近，可忽略两表面间四周的辐射热损失，认为彼此的辐射角系数为1, 计算时须将摄氏温度换算为绝对温度。两平行黑表面，单位面积的辐射换热量为:
当“冷”表面温度增至70CTC 时:
变化量:当两表面均为灰表面时:
12．直径为12mm ，初始温度为900℃的钢球，突然被放置于温度为25℃，表面传热系数为
的空气中冷却。已知钢球的物性如下
：
试确定钢球中心温度被冷却到120℃所需的时间。
【答案】
可采用集总参数法求解：
由
得：
13．如图所示有3个无限大的平行平板。平板1的温度为1200K , 平板3温度为60K ，
且
。若板2不从外部热源接受任何热量，试求它的温度是多少？
【答案】本题利用遮热板的思路求解，取单位辐射面积，热网络图如图所示，由于无限大平行平板的假设，角系数均为1。已知:
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