2017年大连海事大学传热学(同等学力加试)复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？
【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。
2． 何为过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域？
【答案】过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。
饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。
大容器饱和沸腾曲线分为:核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。
3． 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。
4． 什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？
【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。
（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的
时，可以作为纯导热过程，
并以此作为判据。
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
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
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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
加，沸腾换热表面传热系数又随的増加而增加。
6． 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。
二、计算题
7． 一个大气压下流量G=26kg/h、进口温度为壁温度比空气温度总是高出20℃。若管长
的空气流进
的管内被加热，管
判断空气的出口温度是高于、等于还是低于150
℃，若低于150℃，还需将管子加长多少才能使空气的出口温度达到150℃；若出口温度高于150℃，求实际出口温度。所需空气的物性参数，即空气在一个大气压下的物性表如表所示。
表
管内流动的对流换热公式： 管内层流：过渡区：管内紊流：
。当
时，
。
【答案】假定出口温度为150℃，则定性温度为以此温度查物性得：
计算雷诺数：为旺盛湍流。
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检查是否需要修正：选取公式
计算努赛尔数和对流换热系数：
检查热量是否平衡： 空气吸热量：对流换热量：因为
8． 某砖墙壁厚
所以出口温度低于150℃，管子需加长
其导热系数为
已知壁两侧温度分别为
其他参数数值则：
试计算墙壁的导热热阻和热流密度。如果将壁厚改为
不变，热流密度提高多少？
【答案】砖墙墙壁的导热热阻为
由式
得热流密度为当墙壁厚度变为导热热阻由式（1）得
时，
可以看出，热流密度明显提高，其增加率为:
9． 绝对压强为
的饱和水蒸气，用水平放置的壁温为90℃的铜管束来凝结。有下
列2种选择:用一根直径为100mm 的铜管或用10根直径为10mm 的铜管。试问:（1）这2种选择所产生的凝结液量是否相同？最多可以相差多少？（2）要使凝结液量的差别最大，小管径系统应如何布置（不考虑容积的因素）？（3）上述结论与蒸气压强、铜管壁温是否有关（保证2种布置的其他条件相同）？
【答案】设
则:
可见，单根管均为水平放置时，小管表面传热系数
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是大管的1.78倍。