2017年同济大学工程热力学、流体力学、传热学综合知识以及热工测量技术及仪表之传热学考研复试核心题库
● 摘要
一、简答题
1． 写出毕渥数与努塞尔数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。 【答案】固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；壁面上流体的无量
纲温度梯度；两者不同之处在于：里面的为固体导热系数，里面的为流体导热系数。
2． 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？
【答案】要改善热电偶的温度响应特性，则
（1）需最大限度降低热电偶的时间常数；（2）形状上要降低体面比；（3）要选择热容小的材料；（4）要强化热电偶表面的对流换热。
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． 非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？
【答案】（1）不稳定性的物理含义是指在显式格式离散方程中，后一时刻的温度取决于前一时刻的温度，同一节点温度前的系数有出现负值的可能性。如果出现负值，就意味着该点温度在前一时刻温度越高，则后一时刻温度将越低，甚至会出现比周围节点温度还要低的现象，这违背了热力学第二定律。
（2）为防止这种导致数值计算不稳定性的现象发生，要求空间网格必须满足一定的条件，从而使同一节点的离散系数不出现负值。
第 2 页，共 53 页 和时间网格的选取
5． 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。
6． 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？
【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。
二、计算题
7． 冷藏箱壁由两层铝板中间夹一层厚100mm 的矿棉组成，内外壁面的温度分别为—5℃和25℃，矿棉的导热系数为
损失増加多少？
【答案】（1）由热阻分析，两层铝板热阻可以忽略不计，干燥时冷损失为：
（2）假设环境温度30℃，相对湿度70%，对应露点温度燥层厚此条件下的热损失为：
即
即
即
由
解得：
该损失是原散热量的4.03倍。所以，保温材料需采取防潮、防水措施。
第 3 页，共 53 页 求散冷损失的热流密度q 。大气水分渗透使矿棉变湿，且和问冷藏箱的冷内层结冰。设含水层和结冰层的导热系数分别为结冰厚含水层厚干
8． 一房间外墙由双层材料叠合组成。最里面是混凝土结构，厚370mm ; 外面为保温苯板，厚100mm 。已知该房间外墙的内、外壁面温度分别为20℃、-25℃，试求每平方米每小时该外墙的
热损失及两层墙体分界面上的温度。内外层材料的导热系数分别为其中
【答案】由于两层材料分界面的温度未知，这里假设分界面温度为
外层材料的导热系数
. 则由此可求得此时的散热量为：
为材料的平均温度。 则可求得内、
则此时内层材料的换热
则此时外层材料的换热
不符合工程要求。
现反求
1.36
此时的热量为：
取分界面温度为分别为
5%满足工程计算要求。则该外墙的散热量为分界面温度为10℃。
9． 有一3m ×4m 的矩形房间，高2.5m , 地表面温度为27℃，顶表面温度为12℃。房间四周的墙壁均是绝热的，所有表面的发射率均为0.8, 试用网络法计算地板和顶棚的净辐射换热量和墙表面的温度。
【答案】设地面为表面1，顶面为表面2，四周墙壁为表面3, 则:
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