【考研题库】2020年广西大学1116传热学考研复试核心题库[简答题+计算题+综合题]
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一、简答题
1．什么是沸腾传热的临界热流密度？当沸腾传热达到临界热流密度时，在什么条件下才回对设备造成危害？为什么？
【答案】对于大容器饱和沸腾，核态沸腾和过渡沸腾之间热流密度的峰值为临界热流密度。当沸腾传热达到临界热流密度时，高温下恒热流密度加热时会对换热设备造成危害。因为在高温下恒热流密度加热时.当热流密度超过临界热流密度，壁温会突然剧烈上升,使设备烧坏。
2．请分析遮热板的原理及其在削弱辐射换热中的作用。
【答案】(1)在辐射换热表面之间插入金属(或固体)薄板，称为遮热板。
(2)其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。
(3)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1/2，若采用黑度较小的遮热板，则效果更为显著。
3．常物性、无内热源的稳态导热方程中不包含任何物理量，这是否说明导热物体中的温度分布与导热物体的物性无关?为什么？
【答案】常物性、无内热源的导热微分方程公式是导热微分方程的一般形式的简化结果，公式中只有物体的导热率为常数时，才能简化为。若导热系数不为常数，则上式便不成立。
4．为什么在定义物体的辐射力时要加上“半球空间”及“全部波长”的说明？
【答案】任意微元表面均可将空间划分为对称的、该表面之上和之下两部分，每一部分都是以该表面为中心的球空间的一半，即一个半球空间。该表面只能向其上的半球空间发出辐射，也只能接收来自该半球空间的辐射能。所以定义物体的辐射力时要加上“半球空间”的说明。热辐射的电磁波是物体内部微观粒子的热运动状态改变时激发出来的，由于微观粒子的热运动状态普遍性，由其改变而激发出来的电磁波波长可以覆盖整个电磁波谱，即波长从零到无穷大。所以定义物体的辐射力时要加上“全部波长”的说明。
5．冬天在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。
6．黑体具有什么样的性质?
【答案】黑体的性质:(1)同温度下辐射力最大;(2)吸收比为1;(3)其辐射力与绝对温度的四次方成正比;(4)单色辐射力服从普朗克定律;(5)定向辐射强度与方向天关。
7．为了增强热水散热器(利用管内热水加热管外空气)的散热效果，有人拟采用不改变热水进水温度的情况下，增大热水流量的做法。请对这一措施做出评价。
【答案】该换热器内为水的强制对流传热，换热器外为空气的对流传热。主要热阻在管外空气侧。当
不改变进水温度时，增加水的流量可以使管内流速加快，管内壁和热水之间的边界层变薄，进而可强化管内换热。但是由于管内的热阻不是换热过程中的主要热阻，因而增大热水流速对于增强散热的效果不明显。
8．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。你认为对吗？
【答案】由于描述一个导热问题的完整数学描写不仅包括控制方程，还包括定解条件。所以虽然非稳态导热的控制方程只与热扩散率有关，但边界条件中却有能包括导热系数(如第二或第三类边界条件)。
因此上述观点不对。
9．在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好？为什么？
【答案】在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数约为，而多孔空心砖中充满着不动的空气,空气在纯导热(即忽略自然对流)时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。因而用多孔空心砖好。
10．导热系数和热扩散系数各自从什么公式产生?它们各自反映了物质的什么特性?并指出它们的差异。
【答案】导热系数是从傅里叶定律定义出来的一个物理量，反映了物质的导热性能;热扩散系数是从导热微分方程式定义出来的一个物理量，它反映了物质的热量扩散性能，也就是热流在物体内的扩散的快慢程度。两者的差异在于前者是导热过程的静态特性量，而后者是导热过程的动态特征量,因而热扩散系数反映的是非稳态导热过程的特征。
11．试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。
【答案】所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧换热均匀时，热量只垂直于板面流动。如薄板两侧均匀加热或冷却、炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
12．如图所示真空辐射炉球心处有一黑体加热元件，请对加热元件投向(1)、(2)、(3)处的定向辐射强度I 和辐射热流密度q进行排序(假设这三处对球心的立体角相等)。
图
【答案】由黑体辐射的兰贝特定律可知黑体辐射的定向辐射强度为定值，则;黑体辐射在相同的立体角内，其辐射热流随空间纬度角的余弦变化，从图可以看出，其辐射热流。
13．在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？
【答案】要改善热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数，在形状上要降低体面比,要选择热容小的材料，要强化热电偶表面的对流换热。
14．简述影响导热系数的因索；
【答案】导热系数不仅与物质的种类有关，还与物质的物理结构和状态有关。温度、多孔材料的含水
量、疏松物质的折合密度等都影响材料的导热系数。对各向异性的材料，还与方向有关。
15．如图所示的真空辐射炉，球心处有一黑体加热元件，试指出①，②，③3处中何处定向辐射强度最大？何处辐射热流最大？假设①，②，③处对球心所张立体角相同。
【答案】由黑体辐射的兰贝特定律知，定向辐射强度与方向无关。故。而三处对球心立体角相当，但与法线方向夹角不同，。所以①处辐射热流最大，③处最小。
16．简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。
【答案】(1)导热系数大，则流体内部、流体与壁面间的导热热阻小，表面传热系数就大。
(2)粘度大，流速就低，表面传热系数就小。
17．要增强物体间的辐射换热，有人提出用发射率大的材料。而根据基尔霍夫定律，对漫-灰表面，，及发射率大的物体同时其吸收比也大，因此有人得出结论：用增大发射率的方式无法增强辐射换热。请判断这种说法的正确性，并说明理由。
【答案】这种说法不正确。在其他条件不变时，由物体表面热阻可知，当增大时，物体的表
面辐射热阻减小，因而可以增强辐射换热。一定下，高温物体表面辐射量大，低温物体表面辐射量小，辐射换热量是吸收与辐射量之差。温度高的表面可吸收的辐射能量少，温度低的表面可吸收的辐射能量多，综合之下形成从高温到低温的辐射传热。
18．在高温烟气通道中测温需加装一根测温套管，现有三种材料可选：铜、铝、不锈钢，问选用哪种材料做套管所引起的测温误差最小？为什么？为了提高测温精度，从传热学角度分析还可采取哪些措施？
【答案】(1)选用不锈钢做温度计套管。
温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋，利用等截面直肋计算肋端温度的结果，可得采用温度计
套管后造成的测置误差，其中，由公式可见，采用导
热系数较小的材料做套管可以使(mh)值增大，从而减小。不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。
(3)欲使测量误差进一步下降，还可以采用以下几种措施:①降低壁面与流体的温差，可以通过对流体通道的外表面采取保温措施来实现；②增加h，延长温度计套管的长度；③降低，采用薄壁管做套管;④提高α，增强温度计套管与流体之间的热交换，如使用抽气式热电偶；⑤减少热电偶表面向烟气通道壁面的散热，采用遮热板、减小热电偶表面黑度等
19．写出傅里叶定律的一般表达式，并说明式中各童和符号的物理意义。
【答案】傅里叶定律的一般表达式为
其中：q是热流密度矢量；为导热系数，它表示物质导热本领的大小;gradt是空间某点的温度梯度；n是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向，“-”号表示热量沿温度降低的方向传递。
20．试述遮热板的原理及作用，并举三个应用遮热板的例子
【答案】(1)在辐射换热表面之间插入金属(或固体)薄板，称为遮热板。其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。
(2)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，可