2017年清华大学建筑学院803建筑环境与设备工程基础(供热、供然气、通风及空调工程基础)考研题库
● 摘要
一、简答题
1. 努谢尔特在建立竖壁层流膜状凝结换热模型时做了许多假设,在实际的膜状凝结过程中,由于不满足这些假设因素会对凝结过程带来哪些影响?
【答案】(1)如果有不凝结性气体存在,该气体因不凝结而聚集在冷凝面附近,使蒸气必须通过扩散才能到达冷凝面,从而使凝结换热性能大大降低。
(2)蒸气的流动,流动如果沿冷凝液流动方向,会使冷凝液膜变薄,从而增强换热,反之则削弱换热。逆方向高速流动的气流会吹落冷凝液膜,又使得换热增强。
(3)蒸气的过热和冷凝液膜的过冷也会影响凝结换热。实验证实,这项影响相对较小。
(4)在惯性力的作用下冷凝液膜的流动会使层流变为紊流,也会对凝结换热产生较大影响。
2. 若严冬和盛夏时室内温度均维持20℃,人裸背站在室内,其冷热感是否冬夏相同?
【答案】不相同。人体与周围环境的热交换包括对流换热和辐射换热。(1)对流换热,本题可认为对流换热量冬夏差别不大,因为人体温度冬夏基本相同,室内空气温度相同,其自然对流换热系数及换热温差相同,因此对流换热量基本相同;(2)辐射换热,辐射换热量冬夏差别较大,因为冬季围护结构温度比夏季要低得多,因此冬季人体通过辐射散热量要大于夏季,当严冬和盛
夏时室内温度均维持20℃,人裸背站在室内,其冷热感冬夏是不同的,冬季会有明显更冷的感觉。
3. 什么是“半无限大”物体?半无限大物体的非稳态导热存在正规状况阶段吗?
【答案】(1)所谓“半无限大”物体,是指平面一侧空间无限延伸的物体。
(2)因为物体向纵深无限延伸,初始温度的影响就远不会消除,所以半无限大物体的非稳态导热不存在正规状况阶段。
4. 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。
5. 什么是显式格式?什么是显式格式计算中的稳定性问题?
【答案】(1)在非稳态导热的差分分析中,取温度对时间的向前差分,使后一时刻的温度分布完全取决于前一时刻的温度分布,而不必联立方程求解。这样的差分格式称为显式。
(2)在显式计算中,时间步长和空间步长的选择会影响求解过程的稳定性,选择得不适当会
使温度产生震荡,而不收敛于某一数值,这是不符现实的。
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. 非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么?
【答案】导热物体内部导热热阻忽略不计,即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为
:
或(M 是与物体几何形状有关的无量纲数)
8. 什么是时间常数?用热电偶测量温度变化着的气流温度时如何提高测量精度?
【答案】时间常数用热电偶测量温度变化着的气流温度时应尽可能减小时间常数,在热电偶材料一定时,增大对流换热系数,减小体积,增大面积,或减小体积面积比。
9 “热对流”与“对流换热”是否为同一现象?试以实例说明.。对流换热是否属于基本的传热方式?
【答案】(1)热对流与对流换热是两个不同的概念,属于不同现象。
(2)其区别为:①热对流是传热的三种基本方式之一,而对流换热不是传热的基本方式;②对流换热是导热和热对流这两种基本传热方式的综合作用,由于流体质点间的紧密接触,热对流也同时伴随有导热现象;③对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动。
(3)工程中流体与温度不同的固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热。
10.何谓黑体、白体、透明体、灰体?
【答案】(1)黑体是指能全部吸收外来射线的物体;
(2)白体是指能全部反射外来射线的物体;
(3)透明体是指物体能被外来射线全部透射的物体;
(4)灰体是指物体的单色发射率不随波长而变化的物体。
二、计算题
11.两平行大平板温度分别为和其发射率均为试计算两者之间单位
和面积的辐射换热量;如果将两者中间加入一两面发射率不同的大平板,发射率分别为
试计算福射换热减少的百分数。 【答案】
两平行大平板单位面积的辐射换热量为
加入遮热板后,单位面积的辐射换热量为
辐射换热减少的百分数为
12.如图1所示系统,板1和板2被包壳包围,板2与板1的相对位置有:A (与板1靠得很近且与板1平行)、B (与板1垂直)及C (与板1在同一平面上)三种。
图1
(1)画出三种情况下整个系统的辐射换热网络图。
(2)板2处于位置5, 且板2为黑表面,包壳面积远远大于板1与板2面积时整个系统的辐射换热网络图。
(3)写出第(2)种情况下,板1和板2间辐射换热量的表达式。
【答案】(1)ABC 三种情况下的辐射换热网络图分别如图2、图3、图4所示。
图2