2017年河北工业大学931专业综合(Ⅰ)(燃烧、传热与清洁能源技术方向)之传热学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 什么叫时间常数？试分析测量恒定的流体温度时对测量准确度的影响。
【答案】（1）
具有时间的量纲，称为时间常数；
对测量准确度的影响：数值上等于过余温度为初始过余温度
（2）
测量恒定的流体温度时的0.368
时所经历的时间。
越小，表示物体热惯性越小，到达流体温度的时间越短。测温元件
的时间常数大小对恒温流体的测量准确度没有影响，对变温流体的测量准确度有影响，越小，准确度越高。
2． 在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s 。从传热学角度，你认为此值可信吗？
【答案】
根据时间常数定义
在一定条件下
可以认为是常数，但表面传热
系数h 却是与测温元件与被测物的换热条件有关。因此，对该说明书上表明的时间常数值要进行具体分析，不能盲目相信。
3． 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
；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身收可见光（属于短波辐射）
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。
4． 扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是什么? 有人认为只要扩展表面细长，就可按一维问题处理，你同意这种观点吗？
【答案】（1）扩展表面中的导热问题可以按一维问题处理的条件是扩展表面细长，且导热系数大；
（2）不同意，表面传热系数相对较小的条件下（）才可以按一维问题来处理。
5． 何谓物理现象相似？两个对流换热现象相似的条件是什么？相似原理对解决传热问题有何意义？
【答案】（1）物理现象相似的定义：如果同类物理现象的所有同名的物理量在所有对应瞬间、对应地点的数值成比例，则称物理现象相似。
（2）物理现象相似的条件：①司类物理现象；d 单值性条件相似；③司名已定特征数相等。 （3）相似原理是指导如何对传热问题进行实验研究的理论，回答了3个问题：①何安排实验；②如何整理实验数据；③实验结果的应用范围。
6． 掠平壁层流边界层内，为什么存在壁面法线方向（y 向）的速度v?
【答案】y 向的速度v 是由于边界层不断増厚，所排挤掉的流体产生的速度。
二、计算题
7． 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。
8． 两块平行放置的平板的表面发射率均为0.8, 温度分别为
及
板间距远小于板
，绝对压强
的宽度和高度，试计算:（1）板1的本身辐射；（2）对板1的投射辐射；（3）板1的反射辐射；（4）板1的有效辐射；（5）板2的有效辐射；（6）板1，2间的辐射换热量。
【答案】本题为两无限大平行灰表面间的辐射换热，需掌握本身辐射、投射福射、反射辐射和有效辐射等基本概念。
（1）板1的本身辐射:
（2）对板1的投射辐射，即为板2的有效福射
为此，先求两板间的辐射换热量:
因
则:
（3）板1的反射辐射:
（4）板1的有效辐射:（5）板2的有效辐射:（6）板1，2间的辐射换热量:
9． 外径为60mm ，表面温度为200℃的蒸汽管道，外绝缘层为边长100mm 的正方形截面，绝热材料导热系数为
绝热层外表面温度为50℃。试计算每米长管道的热损失。若用同
样多的材料做成圆形截面，热损失又是多少？
【答案】绝热层为正方形时，该导热过程的形状因子：
单位管长散热损失：
若用同样多的绝热材料做成圆形截面，则：
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