2019年南京大学建筑与城市规划学院828传热学考研核心题库

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2019年南京大学建筑与城市规划学院828传热学考研核心题库（一） (2)

2019年南京大学建筑与城市规划学院828传热学考研核心题库（二） (12)

2019年南京大学建筑与城市规划学院828传热学考研核心题库（三） (21)

2019年南京大学建筑与城市规划学院828传热学考研核心题库（四） (33)

2019年南京大学建筑与城市规划学院828传热学考研核心题库（五） (44)

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第 2 页，共 56 页 2019年南京大学建筑与城市规划学院828传热学考研核心题库（一）

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、填空题

1． 角系数的定义是_____。

【答案】表面1发出的辐射能中落到表面2的百分数称为表面1对表面2的角系数,记为Xu

2． 气体辐射的贝尔（Bell ）定律是_____。 【答案】,其中,为投射到气体界面x=0处的光谱辐射强度,为通过一段距离x 后的辐射强度,为光谱减弱系数

3． 灰体是指具有_____性质的物体。

【答案】光谱吸收比与波长无关

4． 在相同的流体进出口温度下，换热器采用_____流动型式有可能获得最大的对数平均温差。

【答案】逆流

5． 对于高温换热器，为了避免出现较高壁温，常优先考虑采用_____流动形式。

【答案】顺流

【解析】因为对于逆流换热器，热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温特别高。所以对于高温换热器，为了避免出现较高壁温，常优先考虑采用顺流的流动形式。

6． 角系数的性质有_____。

【答案】相对性、完整性、可加性

7． 描述导热物体内部温度扯平能力的物性量叫_____，它由_____物性量决定，其定义式为_____。

【答案】热扩散率；物体的导热系数、密度、比热容c ;

8． 如果在一根加热水的管子里（管内水被加热）结了一层水垢，其他条件不变时，管壁温度与无水垢时相比将_____。

【答案】升高

【解析】根据传热基本方程式可知:。设结水垢前后传热量分别为，传热系数为。

由于结水垢后传热热阻增加，因而传热系数减小，

即

。由于管内水与外界环境的温差

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第 3 页，共 56 页 相等，所以结水垢前后的传热量大小关系为:

。

设结水垢前后的管壁温度分别为

，利用热阻分析法分析热水与管壁之间的对流传热过

程，可知:

由可得:。综上，在其他条件不变的情况下，结水垢后管壁温度与无水垢管壁温度相比较升闻了。

9．

数中，表示_____,表示_____。

【答案】流体导热系数；特征长度

10．临界热绝缘直径_____，其意义为_____。 【答案】；当绝缘层外径时，导热热阻与对流传热热阻之和最小，此时散热量为最大值

11．管束强迫对流换热的排列方式主要有_____、_____两种。

【答案】叉排；顺排

二、简答题

12．写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 【答案】。其中是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热体本领的大小；是空间某点的温度梯度；

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。

13．速度边界层的概念及如何定义边界层厚度。

【答案】这种在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称为速度边界层（或流动边界层）。通常规定达到主流速度的99%处的距离定义为边界层厚度，记为

14．为什么Pr>l 的流体

，

【答案】Pr>l ，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此由积分方程解也可

以证明这一点。由动量积分方程得：所以，Pr>l 时，

15．为什么白天从远处看房屋的窗孔有黑洞洞的感觉？ 【答案】因为房屋尺寸比窗口尺寸大得多，外界通过窗口投射到房屋的能量，经房屋内壁多次吸收和反射，再经窗口射出的能量就比较小了，所以白天从远处看房屋窗孔就有黑洞洞的感觉。如果窗口足够小，就是人工黑体模型。

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16．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。

17．两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？

【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。

18．在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率？在什么情况下？当时，是

否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？

【答案】（1）对于漫-灰表面反之则 （2）当时，并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律的基本表达

式为

19．什么是非稳态导热问题的乘积解法，该解法使用条件是什么？

【答案】（1）对于二维或三维非稳态导热问题的解等于对应几个一维问题解的乘积，其解的形式是无量纲过余温度，这就是非稳态导热问题的乘积解法。

（2）非稳态导热问题的乘积解法使用条件是恒温介质，第三类边界条件或边界温度为定值、初始温度为常数。

20．对于竖壁表面的自然对流，当时，仍有自然对流是因温差引起的，但的流动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？

【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。

21．采用套管式温度计测量流体温度时为什么会产生测温误差?如何减小测温误差？

【答案】（1）产生测温误差主要有下列原因:①温度计的感温泡与套管顶部可能存在接触热阻和导热热阻；②套管顶端向根部导热；③套管外表面向流场壁面的辐射换热；④流体与套管外表面的对流换热热阻。稳态时，套管从流体获得的对流热流量正好等于套管向根部的导热和与壁面间的辐射换热量之和。

（2）减小测温误差的措施:①加强测温套管附近流场壁面的保温；②采用尽量长的测温套管；③选用导热系数小的材料做测温套管；④在强度允许的情况下，尽量采用薄壁套管；⑤尽量提高流体与套管的对流换热表面传热系数，并注意不使测温套管端部处于流动死角；⑥在不影响对流

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第 5 页，共 56 页 换热的条件下，在测温套管外安装遮热板以减少与流场壁间的辐射换热。

22．试说明用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想。

【答案】用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想是用有限小元体代替微分分析中的无限小微元体，用傅里叶定律写出与周边元体的导热量，由净导热量与内热源量和内能增量之间的能量平衡关系得到节点方程。

23．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：①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；②由于内流动受到流动空间的限制，除流动入口段以外，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；③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。

三、计算题

24．试用数值计算证实，对方程组

用高斯-赛德尔迭代法求解，其结果是发散的，并分析其原因。

【答案】迭代方程：

迭代过程表:

表 迭代过程表

可见，迭代发散，原因是系数矩阵不满足主对角线占优条件。

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25．将一块白色大理石平板置于的太阳辐射通量之下，假设天空的有效辐射温度为-70

℃。白色大理石平板的辐射特性是:对于太阳辐射的吸收率为0.46,对于低温辐射的吸收率为0.95。试计算平板的辐射平衡温度（计算中可略去导热和对流的影响）。

【答案】已知:

由热平衡:

26．外掠平壁层流边界层稳态流动，取无量纲坐标无量纲流函数

试推导

求相似解的无量纲动量方程，并写出相应的边界条件。

【答案】动量微分方程和相应的边界条件为：

已知

⑴

上式中，

（3）

（4） （5）

代入动量微分方程，得：

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