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1、2017年中国矿业大学724传热学复试实战预测五套卷一、简答题1 利用肋化换热器来实现水与空气间的换热，若要强化传热，应将肋片加在空气侧还是水侧？为什么？【答案】（1）为强化传热，应将肋片加在空气侧。（2）原因:与水侧相比，空气侧对流换热系数较小、热阻较大，加肋片后可显著降低传热热阻，提高传热量。 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：司类物理现象；d 单值性条件相似；司名已定特征数相等。 （3）
2、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：何安排实验；如何整理实验数据；实验结果的应用范围。 3 传热学中通常把“管内流动”称为内部流动，将“外掠平板”、“外掠圆管”称为外部流动，试说明它们的流动机制有什么差别。这些对流换热问题的数学描述有什么不同？【答案】（1）它们的流动机制的差别在于管内流动，其流体的发展受到管内空间的限制；而外掠平板或外掠圆管，其流体的发展不受外界的限制。（2）这两类对流换热问题的数学描述的不同之处在于：定型尺寸不同，如管内流动，定型尺寸选用管内径，而外掠平板，定型尺寸选用板长，外掠圆管定型尺寸选用管外径；由于内流动受到流动空间的限制，除流动入口段以
3、外，边界层理论不适用于流动充分发展段，因此不能采用数量级分析的方法简化对流换热微分方程组；边界条件的描述也不相同，内流问题应考虑流动与换热的对称性。 4 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
4、，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 大空间沸腾换热的沸腾曲线 5 为了测量管道中的气流温度，在管道中设置温度计。试分析由于温度计头部和管壁之间的辐射换热而引起的测温误差，并提出减少测温误差的措施。【答案】（1）为了准确测量管道内
5、气流的温度，必须减少由于干扰项引起的测量误差。高温条件下辐射换热对于气流温度的测量误差可达到8%?10%，因此必须采取措施去除辐射换热的影响。（2）减少测温误差的措施:加辐射隔热板。加上辐射隔热板后可将误差减小到0.5%左右（见图）。 图 6 解释边界层中【答案】边界层中的物理意义。 的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。 二、计算题7 试推导图所示二维稳态导热拐角节点（i ，j ）有限差分方程式。已知右侧壁绝热，顶端处于温度为格，换热系数为h 的冷流体环境同时受到外界热辐射材料导热系数照射。有内热源网图 外部拐角节点示意图【答案】针对节点（i ，j ）建立热平衡关系式，得 取整理得： 8 设一根长为1的棒有均匀初始温度并且布曲线。【答案】温度分布曲线见图。此后使其两端各维持在恒定的温度及棒的四周保持绝热。试画出棒中温度分布随时间变化的示意性曲线及最终的温度分 图 温度分布曲线 9 无内热源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为x=0，y=1处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低。【答案】常物性无内热源二维物体的导热微分方程式： 由某一瞬时的温度分布得： 代入微分方程式得：试说明该导热物体在一、简答题考研试题
