2021年青岛科技大学机电学院823传热学考研核心题库之简答题精编

特别说明

本书根据历年考研大纲要求并结合历年考研真题对该题型进行了整理编写，涵盖了这一考研科目该题型常考试题及重点试题并给出了参考答案，针对性强，考研复习首选资料。

版权声明

青岛掌心博阅电子书依法对本书享有专有著作权，同时我们尊重知识产权，对本电子书部分内容参考和引用的市面上已出版或发行图书及来自互联网等资料的文字、图片、表格数据等资料，均要求注明作者和来源。但由于各种原因，如资料引用时未能联系上作者或者无法确认内容来源等，因而有部分未注明作者或来源，在此对原作者或权利人表示感谢。若使用过程中对本书有任何异议请直接联系我们，我们会在第一时间与您沟通处理。

因编撰此电子书属于首次，加之作者水平和时间所限，书中错漏之处在所难免，恳切希望广大考生读者批评指正。

重要提示

本书由本机构编写组多位高分在读研究生按照考试大纲、真题、指定参考书等公开信息潜心整理编写，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、2021年青岛科技大学机电学院823传热学考研核心题库之简答题精编

1．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。

2．简述集总参数法的实质和优点。

【答案】集总参数法的实质是当导热固体的内热阻远远小于外热阻时，内部各点的温度相对于外部换热来说基本一致，因而所求的温度仅是时间的函数而与空间坐标的关系可以忽略，好像把物体的质量和热容量汇总到一点上一样。

集总参数法的好处是：由于物质温度与空间坐标无关，可以大大简化问题，尤其是处理一些形状不规则的物体时。

3．简述时间常数的重要性，并考虑对于已确定的对象(例如某热电偶，其材质、几何形状和尺寸均已定)，能否说它的时间常数已经确定(不变了)，为什么？

【答案】在非稳态温度场的测量中，时间常数是反映温度元件精度的一个十分重要的指标，它表征导热体的温度随流体温度变化的快慢。时间常数不仅取决于几何参数(V/A)和物性参数(pc)，还取决于换热条件(例如h),而h是过程变量。所以，尽管元件已确定，在不同换热条件下，时间常数也是变化的，而不是常数。

4．用准则方程式计算管内紊流对流换热系数对，对短管为什么要进行修正？

【答案】从热边界层厚度方面加以阐述：(1)在入口段，边界层的形成过程一般由薄变厚；(2)边界层的变化引起换热系数由大到小变化，考虑到流型的变化，局部长度上可有波动，但总体上在入口段的换热较强(管长修正系数大于1);(3)当(或60)时，短管的上述影响可忽略不计，当＜50(或60)时，则必须考虑入口段的影响。

5．试写出毕渥数和努塞尔数的表达式，并叙述其物理含义。

【答案】毕渥数，是固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比。其中是固体的导热系数。

努赛尔数，是壁面上流体的无量纲温度梯度。其中是流体的导热系数。

6．什么叫换热器的顺流布置和逆流布置？这两种布置方式有何特点？设计时如何选用？

【答案】从顺、逆流布置的特点上加以论述。冷、热流体平行流动且方向相同称为顺流，换热器顺流布置具有平均温差较小、所需换热面积大、具有较低的壁温、冷流体出口温度低于热流体出口温度的特点。冷、热流体平行流动但方向相反称为逆流，换热器逆流布置具有平均温差大、所需换热面积小、具有较髙壁温、冷流体出口温度可以高于热流体的出口温度的恃点。设计中，一般较多选用逆流布置，使换热器更为经济、有效，但同时也要考虑冷、热流体流道布置上的可行性，如果希望得到较高的壁面温度，则可选用逆流布置，反之，如果不希望换热器壁面温度太高，则可以选择顺流布置，或者顺、逆流混合布置方式。

7．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。

8．请解释非稳态导热分析中的集中参数法，其适用条件是什么？为何可以在这种条件下使用？

【答案】当固体内部的导热热阻远小于其表面的换热热阻时，任何时刻固体内部的温度都趋于一致，以至可以认为整个固体的温度在同一瞬间相同。这时所要求的解的温度仅是时间的一元函数，而与坐标

无关。这种忽略物体内部导热热阻的简化分析方法就是集中参数法。其使用条件：0.1。在这

种条件下，物体中最大与最小的过余温度之差小于5%,对于一般的工程计算，此时已经足够精确地可以认为整个物体温度均匀。

9．什么是接触热阻？减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法？

【答案】材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻，称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。

10．为强化传热，可采取哪些具体措施？

【答案】一是增大传热温差:提高热源温度、降低冷源温度、尽量接近逆流流程；

二是减小传热热阻:选择合适的材料及传热壁厚度以降低导热热阻;减少污垢热阻(通过流程设计、清洗和吹灰);提高流速、采用短管、小管、螺旋管等以降低对流换热热阻;在传热表面肋化以扩展传热面积;应用热管换热器;增加表面黑度和辐射角系数以降低辐射换热热阻等。

11．如下图所示在一个足够大的流域内，放置了两个平行大平板。流体流过平板会形成边界层，一般地称E区流动为外流，称I区为内流。内、外流边界层同时形成，流经一段相同的距离后，内、外流边界层的厚度是否一样，边界层外缘的速度是否一样？

【答案】流体流过物面时，会在物面近壁面形成边界层。在边界层内流速下降，流量减小，故有一部分流体被挤出边界层。在外流情况下，这部分流体进入自由流区域。由于该区域很大，故不会对其流动造成影响。在内流情况下，边界层以外的主流区域受到限制，从边界层内被排挤过来的流体会对其流动形成

一定的影响。由于质量增加，主流区的流速会增大。因此在距边界层起始点相同的位置上，内流主流的速度大于外流自由流的速度，即内流边界层外缘的速度大于外流边界层外缘的速度。

图

边界层的形成与流体流动的惯性力及碰到物面时所产生的黏性力直接相关，两个因素缺一不可。边界层的厚度，就是黏性力作用的区域，惯性力的作用可以使这个区域的边界(边界层外缘)沿流动方向向下游移动。就本题而言，在内流主流区，流体速度处于不断加速的状态，会促使边界层外缘向下游移动，因此，在相同的位置上，内流边界层要薄一些。

12．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。

13．试举出3个隔热保温的措施，并用传热学理论阐明其原理。

【答案】可以从导热、对流、辐射等角度举出许多隔热保温的例子，例如采用遮热板，可以显著削弱表面之间的辐射换热，从传热学原埋上看，遮热板的使用成倍地增加了系统中辐射的表面热阻和空间热阻，使系统黑度减小，辐射换热量大大减少；又如采用夹层结构并抽真空，可以削弱对流换热和导热，从传热角度看，夹层结构可以使强迫对流或大空间自然对流成为有限空间自然对流，使对流换热系数大大减小，抽真空，则杜绝了空气的自然对流，同时也防止了通过空气的导热；再如表面包上高反射率材料或表面镀银，则可以减小辐射表面的吸收率和辐射率(黑度)，增大辐射换热的表面热阻，使辐射换热削弱，等等。

14．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。

15．什么叫非稳态导热的正规状况阶段或充分发展阶段？这一阶段在物理过程及数学处理上都有些什么特点？

【答案】非稳态导热过程进行到一定程度，初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍随时间变化，但过余温度的比值已经与时间无关,只是几何位置和边界条件(Bi数)的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。