2018年北京科技大学机械工程学院811热工理论之传热学考研仿真模拟五套题
● 摘要
一、填空题
1． 管槽内对流换热的入口效应是指_____。
【答案】入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段高
2． 流体在大空间沿竖壁作自然对流换热时，对于紊流工况，其对流换热系数正比于竖壁高度的_____次方。
【答案】零
【解析】根据平板的平均表面传热系数：。可见，对流换热系数与竖壁的高度无关，所以对流换热系数正比于竖壁高度的零次方。
3． 如果在一根加热水的管子里（管内水被加热）结了一层水垢，其他条件不变时，管壁温度与无水垢时相比将_____。
【答案】升高
【解析】根据传热基本方程式可知:数为。
。由于管内水与外界环境的温差
。
。设结水垢前后传热量分别为，传热系由于结水垢后传热热阻增加，因而传热系数减小，
即相等，所以结水垢前后的传热量大小关系为:
设结水垢前后的管壁温度分别为
程，可知:
由可得:，利用热阻分析法分析热水与管壁之间的对流传热过。综上，在其他条件不变的情况下，结水垢后管壁温度与无水垢管壁温度相比较升闻了。
4． 定型温度是_____，特征尺度是_____。
【答案】计算流体物性时所采用的温度；包括在相似准则数中的几何尺度
二、判断对错题
5． 蒸汽在低于饱和温度的壁面接触时所可能出现的膜状凝结形式或珠状凝结形式主要取决于接触壁面表面的湿润能力。（ ）
【答案】对
【解析】蒸气与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好地湿润壁面，它就在壁面上铺展成膜，即出现膜状凝结，如果凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个的小液珠，即出现珠状凝结。
6． 由导热微分方程可知，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。（ ）
【答案】错
7． 黑体的温度越高，其单色福射力最大撕对应的波长则越小。（ ）
【答案】对
8． 自然对流换热且流态为揣流时，在其他条件不变的情况下，圆管水平放置和竖直放置其平均对流换热系数相等。（ ）
【答案】对
三、简答题
9． 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
，，黑色表面有利于吸收可见光（属于短波辐射）；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。
10．钢铁表面约500℃, 表面看上去为暗红色；当表面约1200℃时，看上去变为黄色，这是为什么？
【答案】根据普朗克定律所揭示的关系
所占份额相应增加所至。
11．为什么珠状凝结的表面传热系数比膜状凝结的高？
【答案】由于珠状凝结时表面不易形成凝结液膜，相比膜状凝结没有液体膜层热阻，蒸气直接与冷壁面接触，因而表面传热系数高。
12．采用套管式温度计测量流体温度时为什么会产生测温误差? 如何减小测温误差？
【答案】（1）产生测温误差主要有下列原因:①温度计的感温泡与套管顶部可能存在接触热
，随着温度的升高，辐射能量中可见光
阻和导热热阻；②套管顶端向根部导热；③套管外表面向流场壁面的辐射换热；④流体与套管外表面的对流换热热阻。稳态时，套管从流体获得的对流热流量正好等于套管向根部的导热和与壁面间的辐射换热量之和。
（2）减小测温误差的措施:①加强测温套管附近流场壁面的保温；②采用尽量长的测温套管；③选用导热系数小的材料做测温套管；④在强度允许的情况下，尽量采用薄壁套管；⑤尽量提高流体与套管的对流换热表面传热系数，并注意不使测温套管端部处于流动死角；⑥在不影响对流换热的条件下，在测温套管外安装遮热板以减少与流场壁间的辐射换热。
13．试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。
【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；
（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低了求解难度。
14．“对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。
【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；
②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。
（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动；
②对流换热是导热与热对流的综合作用；
③对流换热非基本传热方式。
四、计算题
15．设有5块厚30mm 的无限大平板，各用银、铜、钢、玻璃及软木做成，初始温度均匀，（20℃）两侧面突然上升到60℃，试计算使中心温度上升到56℃时各板所需的时间。5种材料的热扩散率
依次为
论？
【答案】
由第一类边界条件：
代入平板中心无量纲过余温度： 由此计算你可以得出什么结
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