2017年华中科技大学环境科学与工程学院881传热学二[专业硕士]考研强化模拟题
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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． 迪图斯-贝尔特公式采用什么方式来修正不均匀物性场对换热的影响？请分析修正方法的合理性。
【答案】（1）迪图斯坝尔特公式的两个表达式为：
式中，用
n=0.4；n=0.3。 来修正不均匀物性场对换热的影响。当加热流体时，当冷却流体时，
（2）修正方法的合理性：显然，加热液体时由于壁面附近液体黏性降低，边界层内速度分布 变得平缓，速度梯度增大；同理温度梯度也增大，h 増大，n 取0.4是合理的，符合h 增大的特征。
3． 叙述理论求解表面传热系数的基本途径。
【答案】对于常物性流体的对流换热问题，温度场与速度场可分别独立求解，属于非耦合问题。理论分析求解表面传热系数的基本途径是：
（1）由连续性方程和动量微分方程结合定解条件求出速度场； （2）已知速度场后，由能量方程结合定解条件求出温度场； （3）由对流换热过程微分方程式求出局部表面传热系数； （4）由积分方式求出平均表面传热系数。
如物性随温度变化，温度场与速度场必须联立求解，属于耦合问题。
4． 为什么Pr>l的流体
，
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：
5． 饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加？为什么？
【答案】在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度热系数是增加的，因随
的增加，沸腾换热表面传
的増加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数
增加。
当进一步提高再提高
时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽
膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。
进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界
的増加而增加。
三个方向上的热流密度分别为
如何获得该点的热流
面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随
6． 已知导热物体中某点在密度矢量？
【答案】（1）矢量大小:
（2）矢量的方向余弦:
二、计算题
7． 两根管子，a 管内径为16mm ，b 管为30mm ，当同一种流体流过时，a 管内流量是b 管的2倍，已知两管温度场完全相同，问管内流态是否相似？如果不相似，在流量上应采取什么措施才能相似？
【答案】流态相似，必然有
由题意知，温度场完全相同，故
但
即
故管内流态不相似。欲使流态相似，必须满足式（1）条件，即
故
8． 一种火焰报警器采用低熔点的金属丝作为传感元件，当该导线受火焰或高温烟气的作用而熔断时，报警系统即被触发。报警系统导线的熔点为500℃
，
初始温度为25℃。问当它突然受到650℃烟气
加热后，为在lmin 内发出报警信号，
导线直径应限在多大以下？设复合换热的表面传热系数为
【答案】金属丝可视为圆柱体，设Bi<0.1，满足集总参数法求解的条件，则:
校核：
满足计算条件。
9． 如图所示，一个直径为2.5cm 的长圆柱形加热器，温度为650℃，发射率为0.8。这个加热器被放到一个壁面温度为25℃的大房间里。如果用一个发射率为0.2, 直径为30cm 的铝辐射屏把加热器包起来，那么加热器的辐射热损失会减少多少？辐射屏的温度又是多少？
图
【答案】设加热器为表面1，辐射屏为表面2, 大空间为表面3。表面3与其他两表面相比可
认为是无穷大表面。
各热阻分别为:
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