2017年广西大学1116传热学复试实战预测五套卷
● 摘要
一、简答题
1． 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倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，致使冰箱保冷性能下降。
2． 大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域，并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏？
【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域，分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。
由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降，直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加，但此时加热壁面温度已相当高。这样，在控制热流密度的加热过程中，当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高，从而会造成加热壁面的损坏（如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程）。因此，在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象，也就不必控制临界热流密度。
3． 传热学中通常把“管内流动”称为内部流动，将“外掠平板”、“外掠圆管”称为外部流动，试说明它们的流动机制有什么差别。这些对流换热问题的数学描述有什么不同？
【答案】（1）它们的流动机制的差别在于管内流动，其流体的发展受到管内空间的限制；而外掠平板或外掠圆管，其流体的发展不受外界的限制。
（2）这两类对流换热问题的数学描述的不同之处在于：①定型尺寸不同，如管内流动，定型尺寸选用管内径，而外掠平板，定型尺寸选用板长，外掠圆管定型尺寸选用管外径；②由于内流动受到流动空间的限制，除流动入口段以外，边界层理论不适用于流动充分发展段，因此不能采用数量级分析的方法简化对流换热微分方程组；③边界条件的描述也不相同，内流问题应考虑流动与换热的对称性。
4． 两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？
【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其
温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。
5． 速度边界层的概念及如何定义边界层厚度。
【答案】这种在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称为速度边界层（或流动边界层）。通常规定达到主流速度的99%处的距离定义为边界层厚度，记为
6 “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。
二、计算题
7． 无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为
x=0，y=1处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低。
【答案】常物性无内热源二维物体的导热微分方程式：
由某一瞬时的温度分布得：
代入微分方程式得：
即该导热物体在x=0，y=l处的温度是随时间增加逐渐升高。
8． 体温计的水银泡长lcm ，直径为7mm 。体温计自酒精溶液中取出时，由于酒精蒸发，体温计水银泡维持18℃。护士将体温计插入病人口中，水银泡表面的当量表面传热系数
如果测温误差要求不超过0.2℃，求体温计插入病人口中后，至少要多长时间
才能将体温计从体温为40℃的病人口中取出。水银泡的当量物性值为
：
【答案】水银泡体积小，大，可以用集总参数法简化分析。
试说明该导热物体在
9． 如图1所示，有两个同心球壳，半径分别为和
球壳2内表面温度为发射率为。球壳1外表面温度为，发射率为；内、外表面黑度均为
时，如果在两个同心球壳中插入半径为的球壳并与球壳1和2同心，忽略球壳3的导热热阻和厚度。（1）求当改变球壳3的半径
球壳1和2之间的辐射换热热流随
取哪些措施？
的变化关系；（2）为了减小两球壳间的辐射换热，你应该采
图1
【答案】（1）画出辐射换热网络图，如图2所示。
图2
可得:
因此有:
整理得:
（2）如果减小球壳1和球壳2之间的辐射热流，应增加辐射热阻:①从以上结果可以看出，
减小球壳3的半径②减小各面的发射率
10．直径为单位长度电阻为R 、发射率为的金属棒，初始时与温度为
状态，后通过电流【答案】
的环境处于热平衡已知棒与环境的表面传热系数为。试导出通电流期间金属棒温度随时间变化的规律，并写出处于新的热平衡状态的条件。（不用求解）