2017年江西理工大学流体机械与工程(加试)之传热学复试仿真模拟三套题
● 摘要
一、简答题
1． 以任意位置两表面之间用角系数来计算辐射换热，这对物体表面做了哪些基本假设？
【答案】推导角系数的三条假设是:
； （1）换热表面为非凹表面（排除表面自身辐射换热的情况）
（2）换热表面为漫福射表面，即物体发射的定向辐射强度及反射的定向辐射强度与方向无关；（3）物体表面的辐射物性均匀，即温度均匀，发射率及反射率均匀。
2． 什么叫非稳态导热的正规状况阶段？这一阶段有什么特点？
【答案】（1）非稳态导热的正规状况阶段是指非稳态导热过程进行到一定程度，初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍随时间变化，但各点过余温度的比值已与时间无关，亦即无量纲过余温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。
（2）非稳态导热正规状况阶段的特点：这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。
3． 试述数和数的区别。
【答案】
数中的为流体的导热系数，
为影响边界层厚度的几何尺寸。
数反映靠近壁面流体层
数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的
数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；
相对大小。
4． 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。
5． 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】
根据时间常数定义具体分析，不能盲目相信。
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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
6． 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。
二、计算题
7． 某换热通道截面如图1所示，其中外侧正方形的边长为
内侧正方形的边长为
物性为常
数且过程处于稳定状态，通道内部表面温度保持不变，根据换热的对称性，通道外部边界处于恒壁温，有人分别用不锈钢和铜作为该导热体的材料进行实验测定，认为无论图中所示阴影部分，的导热体有无内热源其上述两种材料组成的换热通道截面的温度分布均不一样。该说法成立吗？为什么？
图1 换热通道导热
【答案】判断物体中的温度分布是否一样，关键在于判断物体中的导热微分方程和边界条件是否一样。根据该模型的对称性，选取导热体的1/4模型作为研宄对象进行分析，其物理模型示意如图2所示。
（1）当导热体内部无内热源时，即
结合题意，导热微分方程可以进行如下简化：
左侧边界条件为第一类边界条件：
右侧边界条件为分段情况，
当
时，为第二类边界条件：
时，为第一类边界条件：
上侧边界条件为分段情况，
当时，为第二类边界条件：
当
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时，为第一类边界条件：
下侧边界条件为第一类边界条件：
当
显然，上述方程和边界条件中均不含有与导热系数X 有关的量，因此两种材料做成的导热体中的温度分布应该一样，即题目的说法不对。
（2）当导热体内部有内热源时，即
结合题意，导热微分方程可简化为：
边界条件同（1）。
显然，当内热源存在时，
上述方程中含有与导热系数有关的量，此时两种不同材料组成的导热体中的温度分布不一样。
结合（1）与（2）的分析可知，题目的说法不正确。
图2 导热体模型
8． 截面积1m ×1m 的矩形地下管沟中敷设了一根外径
质量流量
保温层，
其导热系数
管沟内空气温度
数
试求:（1）每米长蒸汽输送管道的热损失
表面发射率
管沟壁面温度
=150mm
的水平蒸汽输送管道。温度
己测得保温层外表面温度发射率
如忽略管壁导热热阻，
）
，的饱和水蒸气从管道的一端送入蒸汽管外包有一层厚50mm 的
（2）保温层外表面与空气间的自然对流表面传热系
每米长管道的热损失为:
（3）入口饱和水蒸汽完全变成饱和水时需经过的管长度L? （水蒸汽的汽化潜热【答案】（1）忽略管壁导热热阻，管内、外壁温
（2）每米长管道的辐射热损失为:
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