2020年山东建筑大学传热学A考研复试核心题库之简答题精编
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一、2020年山东建筑大学传热学A考研复试核心题库之简答题精编
1．试分析保温瓶瓶胆的热量散失途径，并指出在制造胆瓶时采用了哪些措施来减少热损失。
【答案】热量散失的途径:①通过瓶塞的导热;②通过夹层的辐射换热；③通过石棉粒的导热。通过夹层的导热可以不计。
采用的措施:①夹层内涂壁以反射率高的薄层；②夹空层真空。
2．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。
3．为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？
【答案】(1)因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。
(2)但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。
(3)所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。
4．解释为什么许多高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构。
【答案】从削弱导热、对流、辐射换热的途径方面来阐述。高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构，从导热角度看，空气的导热系数远远小于固体材料，因此采用多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数，阻碍了导热的进行；从对流换热角度看，多孔性材料和多层隔热屏阻隔了空气的大空间流动，使之成为尺度十分有限的微小空间，使空气的自然对流换热难以开展，有效地阻碍了对流换热的进行；从辐射换热角度分析，蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于使用了多层遮热板，可以成倍地阻碍辐射换热的进行，若再在隔热屏表面镀上高反射率材料，则效果更为显著。
5．一般情况下粘度大的流体其Pr数也较大。由对流换热的实验关联式Nu=可知(m>0,n>0)，Pr 数越大，Nu越也越大，从而h也越大。即粘度大的流体其表面传热系数也越髙。这与经验得出的结论相反，为什么？
【答案】粘度越高时，Pr数越大，但Re数越小。由
。一般情况下，对流换热m＞n,即n-m＜0,所以粘度增加时,Nu数减少，即h减小。
6．蒸气与温度低于饱和温度的壁面接触时，有哪两种不同的凝结形式？产生不同凝结形式的原因是什么？
【答案】当凝结液体能很好地润湿壁面时，在壁面上将铺展一层液膜，这种凝结方式称为膜状凝结。当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面上形成一个个液珠，且不断发展长大，并沿壁面滚下，壁面将重复产生液珠、成长、滚落过程，这种凝结形式称为珠状凝结。
7．试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。
【答案】从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系,但导温系数不但与材科的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物
理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征树料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。
8．窗玻璃对红外线几乎不透明，但为什么隔着玻璃晒太阳却使人感到暖和？
【答案】窗玻璃对红外线不透明，但对可见光却是透明的，因而隔着玻璃晒太阳，太阳光可以穿过玻璃进入室内，而室内物体发出的红外线却被阻隔在窗内，因而房间内温度越来越高，因而感到暖和。
9．一块厚度为的大平板，与温度为的流体处于热平衡。当时间时，左侧流体温度升高并保持为恒定温度。假定平板两侧表面传热系数相同，当时，试确定达到新的
稳态时平板中心及两侧表面的温度画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线，并做简要说明。
【答案】时，内热阻
10．设一根长为l的棒有均匀初温度，此后使其两端在恒定的，且。棒的四周保持绝热。试画出棒中温度分布随时间变化的示意曲线及最终的温度分布曲线。
图
【答案】由于棒的四周保持绝热，因而此棒中的温度分布相当于厚为l的无限大平板中的分布,随时间而变化的情形定性地示于图中所示。
11．用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著感到热，为什么？
【答案】因为人体感觉到的冷热程度取决于接收到的热量的多少，手握热水杯时，热量的传递是：水以对流传热的方式将热量传递给杯内壁，热量又以传导传热的方式由杯内壁传至外壁，由外壁传至手。当
搅动杯内的水时，水与杯内壁之间的对流传热系数增大，根据对流传热计算公式，可知在相等的温差下，h增加，则q增大，故握杯子的手会明显地感到热。
12．热水在两根相同的管内以相同流速流动，管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时间后，两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大？为什么？
【答案】采用水冷时，管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生在总热阻中所占的比例较大。而空气冷却时，气侧热阻较大，这时，水垢的产生对总热阻影响不大。故水垢产生对采用水冷的管道的传热系数影响较大。
13．发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪两种情形下可以按一维问题来处理？
【答案】(1)圆柱体两端面绝热，圆周方向换热条件相同时，可以认为温度场只在半径方向变化；
(2)圆柱体侧面绝热，上下两端面温度均匀且不同时，可以认为温度场只在轴向变化。
14．大空间自然对流的换热准则关系式中不出现Re数，试问下述四种解释哪一种是正确的？
①不考虑粘性力的影响；
②不考虑惯性力的影响；
③Re是非定型(待定)准则；
④此时没有流速分布。
【答案】②正确。因为自然对流中起主要作用的是浮升力和粘性力。
15．试讨论影响对流换热的因素。
【答案】共5个方面：
(1)流体流动的起因：一是由外部动力源造成的强制对流换热；二是由于流体内部的密度差所引起的自然对流换热。
(2)流体有无相变：无相变时流体只依靠显热和温度变化来实现热量传递；而在有相变时，流体相变热(潜热)的吸收或释放是热量传递的主要方式，有时甚至没有温度和显热的变化。
(3)流体的流动状态：层流时流体微团沿着主流方向做有秩序的分层流动，而湍流(紊流)时流体各部分之间发生剧烈的掺混，导致在其他条件相同时湍流有着比层流强烈的换热。
(4)换热表面的几何因素：包括形状、尺寸、换热表面与流体运动方向的相对位置以及换热表面的粗糙程度，等等。
(5)流体的热物理性质：流体的密度、动力黏度或运动黏度v、导热系数、比定压热容等都会影响流体中的速度分布和热量的传递。
16．有人认为：“因为对流换热的热流密度取决于流体在壁面处的温度梯度，所以流体的温度场对换热的热流密度没有影响。”请判断这一说法的正确性，并说明理由。
【答案】此说法不正确。
根据牛顿冷却公式和傅里叶定律，对流换热的热流量为
流体的温度场不同，壁面处流体的温度梯度就不同，对流换热系数也不同。另外，流体温度场还影响流体的物性，如导热系数、比热、密度等，这些都会对对流换热系数产生影响，最终导致对流换热量不同。