2019年贵州大学电气工程学院893传热学[专业硕士]考研核心题库

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特别说明：

1-本资料为2019考研考研复习使用，精选汇编了该科目历年常考核心试题，精题精练。

2-资料仅供考研复习参考，与目标学校及研究生院官方无关，如有侵权、请联系我们立即处理。

一、简答题

1． 太阳与地球之间存在着广阔的真空地带，它是怎样把能量传到地球上的？

【答案】太阳通过热辐射把能量传递到地球上。从福射的本质和特点可知，热辐射可以通过真空自由地传播而不需要任何中间介质，因此辐射换热并不需要两物体直接接触。

2． 何谓物理现象相似？两个对流换热现象相似的条件是什么？相似原理对解决传热问题有何意义？

【答案】（1）物理现象相似的定义：如果同类物理现象的所有同名的物理量在所有对应瞬间、对应地点的数值成比例，则称物理现象相似。

（2）物理现象相似的条件：①司类物理现象；d 单值性条件相似；③司名已定特征数相等。 （3）相似原理是指导如何对传热问题进行实验研究的理论，回答了3个问题：①何安排实验；②如何整理实验数据；③实验结果的应用范围。

3． 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。

4． 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。

5． 试说明数的物理意义。及各代表什么样的换热条件？有人认为，代表了绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？

【答案】（1）

数的物理意义是物体内外热阻之比的相对值。 （2）①时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析

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时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。 （3）认为代表绝热工况是不正确的，的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大。

6． 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程，并提出提高保温性能的措施或途径。

【答案】（1）传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁，而后通过导热传给内层外壁，内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁，内壁通过导热传热给外层外壁，外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。

（2）措施:内、外层间抽真空，内层外壁及外层内壁作表面处理，减小表面发射率，内、外层间加层，相当于加遮热板。

7． 冬天阳光照射的中午晒棉被，试从传热的角度解释晚上睡觉时还会暖和的原因。

【答案】棉被经日晒变得蓬松，空气进入到棉被中，而空气的导热系数较小，相当于增加了导热热阻，因而睡觉时还觉得暖和。

8． 非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？

【答案】（1）不稳定性的物理含义是指在显式格式离散方程中，后一时刻的温度取决于前一时刻的温度，同一节点温度前的系数有出现负值的可能性。如果出现负值，就意味着该点温度在前一时刻温度越高，则后一时刻温度将越低，甚至会出现比周围节点温度还要低的现象，这违背了热力学第二定律。

（2）为防止这种导致数值计算不稳定性的现象发生，要求空间网格和时间网格的选取必须满足一定的条件，从而使同一节点的离散系数不出现负值。

9． 在气温为10℃的房间内用细绳吊一段直径均匀的圆柱冰块，过一段时间后，冰块的形状会发生哪些变化？冰块会在绳上完全融化吗？

【答案】由题意知，该冰柱的融化过程相当于竖圆柱的自然对流换热。根据竖壁自然对流换热的机理，由于冰柱壁面温度低于周围空气温度，故流体贴壁向下流动，边界层上部薄而下部厚。局部对流换热系数上部较大而下部较小，因此，虽然冰柱整个会慢慢融化，但是上部融化较快，其形状会变得上部细、下部粗，不等在绳上全部融化完就会掉在地上。

10．温度为T 的灰体，其有效辐射是否有可能大于同温度下的黑体福射？

【答案】有可能。因为有效辐射等于自身辐射与投入辐射的反射部分之和，反射部分越大，有效辐射也越大，因此，完全有可能某一温度下的物体其有效辐射大于同温度下的黑体辐射。

二、计算题

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11．对于一维无内热源无限大平板的稳态导热，平板左侧面绝热，右侧面温度为50°C ，请问平板左侧面和中间截面的温度各为多少，为什么？

【答案】均为50°C 。因为，积分得:

利用两个边界条件:x=0时，

得

时，

得

所以，平板内的温度分布为t=50。

12．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

，

其密度为

比热为

），导热系数为

:）。正常状态下金属球

的温度为25℃,当突然受到温度为

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若考虑到金属球升

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

稍增大些还是应减少些？为什么？

【答案】对于球体，

假设

成立，可用集总参数法计算:

又，则

,

因此有: 校核:

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

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:

13．有一3m ×4m 的矩形房间，高2.5m ,地表面温度为27℃，顶表面温度为12℃。房间四周的墙壁均是绝热的，所有表面的发射率均为0.8,试用网络法计算地板和顶棚的净辐射换热量和墙表面的温度。

【答案】设地面为表面1，顶面为表面2，四周墙壁为表面3,则:

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第 5 页，共 59 页 14．一冷藏室的墙由钢皮、矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为1，150，10mm ;导热系数分别为45，0.07，冷藏室的有效换热面积为

室内外气温分别为-2℃及30℃，室内、外壁面的表面传热系数可分别按：及计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时内需带走的热量。

【答案】该问题为多层平壁的导热问题，已知：

则：

15．由边界层动量微分方程沿边界层厚度积分，直接推导出边界层动量积分方程式。

【答案】已知边界层动量微分方程式为：

从积分，得：

由连续性方程，得：

将式（2）代入（1）式中第②项，得：

令

故

注意到微分法则，d （UV ）=UdV+VdU ，故

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但

将②，④代入式（1），得：

整理并配方为：

注意到（记偏微分为常微分）

将微分符号提出积分符号外，得：

因

式（4）可以改写为：