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1、2017年上海海事大学551传热学复试仿真模拟三套题一、简答题1 在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s 。从传热学角度，你认为此值可信吗？【答案】根据时间常数定义在一定条件下可以认为是常数，但表面传热系数h 却是与测温元件与被测物的换热条件有关。因此，对该说明书上表明的时间常数值要进行具体分析，不能盲目相信。2 简要画出大空间沸腾换热的沸腾曲线，简述大空间沸腾换热的主要过程与机理。【答案】如图所示。水在1个大气压下大空间沸腾换热的沸腾曲线如图所示。随着壁面过热度的増高，出现4个换热规律不同的区域。（1）自然对流沸腾:沸腾温差很小，壁面上只有少量气泡产生，而且气泡不能脱离壁和
2、上浮，看不到沸腾的现象，热量依靠自然对流过程传递到主体。（2）泡态沸腾:B 点后开始产生大量气泡。气泡在壁上生成、长大，随后因浮力作用而离开壁。由于气泡大量迅速的生成和它的激烈运动，换热强度剧增，热流密度急剧增大，直到达到热流密度的峰值。（3）过渡态:C 点后，生成的气泡过多，在加热面上形成气膜，开始时是不稳定的，气膜会突然裂开变成大气泡离开壁，阻碍了传热，换热状况恶化。（4）膜态沸腾:壁面全部被一层稳定的气膜所覆盖，气化只能在气膜与液的交界面上进行，气化所需要的热量靠导热、对流、辐射通过气膜传递。此时壁温很高，辐射换热随热力学温度4次方急剧增加，D 点后热流密度又继续回升。 图 大空间沸腾换
3、热的沸腾曲线 3 量微分方程与固体导热微分方程两者有何区别？什么情况下能量微分方程可转化为固体导热微分方程？【答案】（1）区别：能量微分方程是在流场中取微元体根据能量守恒定律推导得出，固体导热微分方程式是在固体中取微元体根据能量守恒定律推导得出。前者考虑了热对流过程、导热过程和作用在微元体上的外力对微元体内流体所做的净功，后者仅考虑了导热过程。（2）当流体静止时，u=0，v=0，此时： 能量微分方程转化为固体导热微分方程。 4 迪图斯-贝尔特公式采用什么方式来修正不均匀物性场对换热的影响？请分析修正方法的合理性。【答案】（1）迪图斯坝尔特公式的两个表达式为： 式中，用n=0.4；n=0.3。
4、来修正不均匀物性场对换热的影响。当加热流体时，当冷却流体时，（2）修正方法的合理性：显然，加热液体时由于壁面附近液体黏性降低，边界层内速度分布 变得平缓，速度梯度增大；同理温度梯度也增大，h 増大，n 取0.4是合理的，符合h 增大的特征。5 已知导热物体中某点在三个方向上的热流密度分别为如何获得该点的热流密度矢量？【答案】（1）矢量大小: （2）矢量的方向余弦: 6 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
5、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。二、计算题7 有一小型浸没式热水器，体积为和假设空气与热水器间的表面传热系数恒为【答案】热水器定型尺寸： 外表面积为热水器由的金属制成，消耗功率40w 。热水器浸在水试计算热水器达到熔点所需的时间。中，所以不会超过恪点538。由于操作人员疏忽，热水器未浸在水中而是在空气中就接通电源。 本题为有内热源的集总参数问题，其解为： 假设初温和空气温度均为20，则： 8 厚度为度为导热系数为无内热源、初始温度均匀并为的无限大平板，两侧面突然暴露在温且与平板发生对流换热的流体中。试在如图1所示的坐标系中定性画出当时不同时刻平壁内部和流体中的温度分布。 图1【答案】如图2所示。 图2一、简答题考研试题
