2017年北方工业大学传热学(同等学力加试)复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？
【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。
2． 冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。
你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）
【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的致使冰箱保冷性能下降。
3． 如何将从实验室得到的实验结果应用于工程实际？
【答案】由相似第二定理可知，相似的两个物理现象具有完全相同的准则函数关系，由根据相似第一定理可知，两个相似的物理现象对应点上的同名准则数相等，所以，如果两个同类物理现象相似，则它们具有完全相一样的准则关系式，所以从实验室得到的实验结果完全可以应用于工程实际。
4． 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。
5． 工程上采用加肋片来强化传热。何时一侧加肋? 何时两侧同时加肋？
【答案】（1）当传热壁一侧
时，该侧加肋可强化传热；
但
（2）当传热壁两侧Bi 都小于0.1时，则两侧都可加肋。
加肋时应使壁面两侧表面传热热阻尽量相近，这样强化传热效果好。当壁面两侧均一侧表面传热热阻显著大于另一侧表面传热热阻时，在热阻大的一侧加肋效果较好。
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倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，
6． 何谓肋片效率？采用加装肋片来强化换热，对肋片的选材、肋片的形状和肋片效率有何要求？
【答案】肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热量之比。肋片效率的主要影响因素有:
（1）肋片材料的热导率:热导率愈大，肋片效率愈高； （2）肋片高度:肋片愈高，肋片效率愈低； （3）肋片厚度:肋片愈厚，肋片效率愈高； 表面传热系数:表面传热系数愈大，肋片效率愈低。
二、计算题
7． 某种火警报警器的有效部位是一个半径为r 的金属球，其熔化温度为
比热为
的温度为25℃, 当突然受到温度为
），导热系数为
，
其密度为
:）。正常状态下金属球
若考虑到金属球升
的烟气加热后，为保证在20秒内发出警报，问金属
球的半径应为多少？设烟气与球表面间的对流换热系数为稍增大些还是应减少些？为什么？
【答案】对于球体，
假设
温后其辐射散热会增加（四周墙壁温度低于烟气温度），为保证仍在20秒内发出警报，其半径应
成立，可用集总参数法计算:
又因此有:校核:
在20秒内发出警报，金属球半径应该稍减少些。
由题意知，有
则金属球的能量平衡方程为:
8． 在一台缩小成为实物的1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃的空气的加热过程。实物中空气的平均速度为6.03m/s，问模型中的流速应为多少？若模型中的平均表面传热系数为
求相应实物中的值。在这一实验中，模型与实物中Pr 并不严格相等，
可近似视为常数，故
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，则
成立。
,
如果考虑金属球升温后辐射散热增强，那么金属球单位时间内净得的热量会降低，为了保证
你认为这样的模化实验有无实用价值？
【答案】对于空气受迫流动换热，
时
:
。要使模型实验结果能
够推广使用，必须符合物理现象相似条件，同名相似准则必须相等，即
时
:
由于
故
又
故模型流速为:
1和2属于彼此相似的现象，因此
即
故:
空气的
数变化不大，模化实验遵循相似理论的基本原理，可推广使用到
数近似相等的流
体换热现象中，具有实用价值。
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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