2017年华中科技大学能源与动力工程学院812传热学考研题库
● 摘要
一、简答题
1． 什么叫时间常数？试分析测量恒定的流体温度时对测量准确度的影响。
【答案】（1）
具有时间的量纲，称为时间常数；
对测量准确度的影响：数值上等于过余温度为初始过余温度
（2）
测量恒定的流体温度时的0.368
时所经历的时间。
越小，表示物体热惯性越小，到达流体温度的时间越短。测温元件
的时间常数大小对恒温流体的测量准确度没有影响，对变温流体的测量准确度有影响，越小，准确度越高。
2． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。
【答案】用错制的水壶烧开水时，由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数，根据传热过程的特点，水壶的温度近似等于壶内水的温度，而壶内水的温度不超过100℃，因此水壶不会被烧坏；而一旦壶内的水烧干后，壶内壁面与空气发生自然对流传热，表面传热系数较小，此时水壶壁面温度接近于火焰的温度，而火焰的温度非常高，高于铝的温度极限，水壶很快就被烧坏。
3． 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。
4． 为什么热量传递和动量传递具有相似性？雷诺类比适用于什么条件？
【答案】（1）通过边界层分析，得到的边界层动量微分方程式和能量微分方程式形式完全一致，且各自对应的边界条件也是相同的，说明边界层中的速度分布和温度分布具有类似的规律。由于边界层中存在温度梯度，因此产生了热量的传递，传递的热量具体体现为热流密度q ；由于同时存在速度梯度，因此产生了动量传递，传递的动量具体体现为黏性应力布的相似性说明热量传递与动量传递具有相似性。
（2）雷诺类比适用于Pr=l的流体。
5． 写出努谢尔数
与毕渥数
数
表达式并比较异同。
与
数
完全相同，但二者的物理意义却不
温度分布与速度分
【答案】从形式上看
，
同。数中的为流体的导热系数，而一般未知，因而
数一般是已定准则。
数一般是待定准则。数的物理意
义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换的强弱。而导热系数，且一般情况下已知，
与外部对流热阻
的相对大小。
数中的为导热物体的
数的物理意义是导热体内部导热热阻
6． 根据数量级分析，边界层连续性方程并未得到简化，为什么？
【答案】边界层连续性方程并未得到简化充分说明y 向的速度v 与边界层厚度属同一数量级的微小量。
二、计算题
7． 两根不同直径的蒸汽管道，外面都覆盖一层厚度相同、材料相同的保温层。如果管子表面以及保温层外表面的温度都相同，试问:两个管子每米长度的热损失相同吗？请证明你的看法说法是正确的。
【答案】不同。设管子外径分别为和
且
，保温层厚为
则有:
由于
所以
。
8． 利用对比法求材料导热系数。将直径相同的A ，B 两种材料做成的细长杆置于同一流体中，流体温度为25℃。将两杆安装于温度为100℃同一表面上。同时测得离开该表面相同距离的两杆上的温度分别为数。
【答案】由题意知
则：
9． 有一架空蒸汽管道，管道内径为
有空气以2m/s横掠管道，温度为10℃。求：
（1）管内对流表面传热系数。 （2）管外对流表面传热系数。
（3）每m 蒸汽管道的总热阻及表面传热系数。 （4）每小时每米蒸汽管道的散热量。 备注：
（1）管内流动的对流换热实验关联式：
已知材料A 的导热系数为求材料B 的导热系
管壁厚度5mm ，其导热系数为外包有
的保温材料，厚度为40mm ，管道内流有130℃的干饱和蒸汽，流速为41m/s；外
（2）管外横掠的对流换热实验关联式：（3）管外自然对流换热实验关联式：以上三式定性温度均取流体已知温度。 （4）空气的热物性如表1所示。
表
1
（5）干饱和蒸汽热物性如表2所示。
表
2
【答案】（1）定性条件已知，由题意知：
（2）定性条件已知，由题意知：
1m 长管道的热阻。（3）总的传热阻共有四部分组成:管道内流体与管道内壁的对流换热热阻，管道内壁到外壁间的导热热阻，管道外壁与保温层外层的导热热阻和和空气对流换热的热阻：
每m 长管道的总的表面传热系数：
（4）散热量：