2018年同济大学中德学院815传热学考研核心题库
● 摘要
一、名词解释
1． 换热器。
【答案】用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置统称为换热器。
2． 本身辐射与有效辐射
【答案】本身辐射是指物体单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范围内的能量称为辐射力, 单位为
射能, 单位为
3． 定性温度
。 。有效辐射是指单位时间内离开表面单位面积的总辐【答案】定性温度是指用以确定特征数中流体物性的温度。
二、简答题
4． 怎样计算流体在粗糙管中流动时的表面传热系数？粗糙管内的层流流动换热是否能采用光滑管公式计算？为什么？
【答案】（1）流体力学对粗糙管壁内的流动进行了大量的实验研究，积累了大量的摩擦系数实验数据。因此，粗糙管内的换热计算可以采用类比公式，即来进行计算。当缺乏阻
且 力数据，不能采用类比公式进行换热计算，且无实验获得的粗糙管内准则关联式时，可采用光滑管实验关联式进行换热计算。但关联式计算结果必须乘以粗糙管壁修正系数（2）粗糙管内的层流流动换热能采用光滑管公式计算。
（3）粗糙管内的层流流动换热能采用光滑管公式计算的原因是因为当粗糙管内的流态为层流时，由于糙粒高度被边界层所覆盖，其强化传热的作用已消失，故可采用光滑管公式进行计算，结果勿需修正。
5． 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。
6． 太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收率为0.9, 它本身的发射率为0.3, 这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？
【答案】（1）这一现象与基尔霍夫定律不矛盾。
（2）原因:基尔霍夫定律的基本表达式为
表面的定向光谱发射率等于它的定向光谱吸收比。 ，它表明:在热平衡条件下，
太阳能集热器的吸收板表面上覆盖的选择性涂层，它所吸收的阳光来源于太阳，它对阳光的吸收比是针对太阳温度而言的; 而它本身的发射率是针对其自身的温度。太阳的温度与太阳能集热器吸收板表面的温度显然不同。温度不同使阳光与太阳能集热器吸收板表面自身辐射的光谱分布也不同。所以，这种选择性涂层能使表面吸收阳光的能力与本身辐射的能力不一样与基尔霍夫定律并不矛盾。
7． 蒸气中含有不凝结性气体，对膜状凝结换热有何影响？为什么？
【答案】蒸气中含有不凝结性气体，会使得膜状凝结换热表面传热系数大大减小。
原因:蒸气中含有不凝结性气体，在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增加，蒸气抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力；同时蒸气分压力的下降，使相应的饱和温度下降，
减小了凝结的动力也使得凝结过程削弱。
8． 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。
9． 等温面与等温线的特点？
【答案】（1）温度不同的等温面或等温线彼此不能相交；
（2）在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止于物体的边界上；
（3）等温面或等温线的分布并不一定均匀。
三、计算题
10．厚度为L ，导热系数为初始温度均匀为的无限大平壁，两侧突然置于温度为的流体中，
时的平壁内部温度和流体层温度随时间的变化。 对流换热表面传热系数为h 。试定性画出当
【答案】分别如图1、2所示。
图1 图2
11．试求水在水平蒸发器管面上沸腾时的表面传热系数。管外径d=38mm，
为
【答案】采用米洛耶夫公式计算。
12．将初始温度为20℃的热电偶突然放入温度为250℃的气流中，10秒钟后热电偶的温度为85℃。试问：热电偶的温度上升到180℃需要多少时间？
【答案】由集总参数法可知：
对两边求导，得：
因为已知热电偶在两个不同时刻的温度 以及被冷却到的时间，代入上式，可得：
联立两式求解，得：
，绝对压强