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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。
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一、2021年华北电力大学（北京）核科学与工程学院823传热学考研核心题库之简答题精编1．有一台钢管换热器，热水在管内流动，空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内热水。有人提出，为提高冷却效果，采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案的合理性。
【答案】该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因而在管外加装肋片可强化传热。注意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。
2．何谓漫-灰表面？将实际表面视为漫-灰表面有何实际意义？
【答案】漫射表面指服从兰贝特定律(定向辐射强度与方向无关的规律)的表面。
灰体表面指光谱吸收比与波长无关的物体表面。
漫-灰表面指具有漫辐射性质的灰体表面。
漫-灰表面是一种理想表面，对其可直接应用基尔霍夫定律、兰贝特定律和斯忒藩-玻耳兹曼定律等基本定律和角系数的概念进行辐射传热计算。大多数工程材料的表面可近似作为漫-灰表面处理，这种简化处理给辐射传热的分析与计算带来很大的方便。
3．什么是黑体、灰体？试比较两者的异同，并说明在辐射换热中引入灰体概念有什么意义？
【答案】(1)黑体是指吸收率与波长无关并恒等于1的物体(α=1);灰体是吸收率与波长无关的物体的总称(α=常数)。
(2)黑体和灰体都是指物体的辐射特性，而不是指黑颜色或灰颜色的物体；黑体是相同温度条件下辐射能力和吸收能力最强的物体，是一种理想体；而灰体也是一种理想的辐射体和吸收体；适用于黑体的一些辐射定律都适用于灰体。两者的差别在于黑体：；灰体：
(同温度下)＜1
(3)灰体概念的提出使基尔霍夫定律无条件成立，常数，与波长、温度无关，使吸收率的确定
及辐射换热计算大为简化，因此具有重要的作用
4．非稳态导热采用显式格式时计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含意。如何防止这种不稳定性？
【答案】在非稳态导热方程离散时，若在方程推导过程中温度对时间的一阶导数采用向前差分时，在离散方程系数中出现负值的可能性。因出现负值，该点温度在上一时刻温度越高，则下一时刻温度将越低，甚至会出现比周围节点温度还要低的现象，这违背了热力学第二定律。为防止这种导致数值计算不稳定性的现象发生，则要求空间网格和时间网格的选取必须满足一定的条件，从而使离散系数中不出现
负值。
5．当采用加肋片增强传热时，最有效的方法是肋片加在哪一侧？为什么？此外再请说明你认为的最佳形状肋片是什么样的？为何最佳？
【答案】前一部分问题属于“传热过程”方面的问题。肋片应加在表面传热系数小的一侧。因为此处热阻最大，是构成总传热热阻的最主要部分，提高这一侧的对流换热，降低其热阻，可以最有效地减少总
传热热阻，达到增强传热的目的。
最佳形状肋片，比较难以回答。要从肋片传热的几个特点来看。一是要求，所以不能太大；
二是越往肋端热流量越小，为节约材料，可使肋截面沿肋端方向渐渐缩小；第三，表面对流换热是控制肋片散热的主要环节，因此应尽可能增大h。在肋片形状上增大表面对流换热，可采取粗糙表面、开孔、采用钉肋(针肋)等措施。
6．试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。
【答案】所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧换热均匀时，热量只垂直于板面流动。如薄板两侧均匀加热或冷却、炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。
7．Pr数的物理意义是什么？试比较在时，速度边界层与温度边界层厚度的相对大小。
【答案】Pr=v/a，反映了流体动量传递能力与热量传递能力的相对大小，也体现了速度边界层与温度边界层的相对厚薄。
①Pr＜l时，；
②Pr=1时，；
③Pr＞1时，。
8．请列举强化空气-水换热器传热的两种途径？
【答案】空气-水换热器的主要热阻在气侧，所以强化换热主要应从气侧入手。当空气在管外流动时，可在管外加装肋片。当空气在管内流动，而气侧压降有较大余量时，可提高气体流速，也可采用螺纹管强化换热。
9．简述玻璃温室保暖的原理。
【答案】玻璃对热辐射有选择性透射的特性，对太阳短波辐射透射率较大，而对室内物体的长波辐射不透明，所以玻璃房有温室效应。
10．在进行外掠圆柱体的层流强制对流换热实验研究时，为了测量平均表面传热系数，需要布置测量外壁温度的热电偶。试问热电偶应布置在圆柱体周向方向何处？
【答案】横掠圆管局部表面传热系数如下图所示。
图
在内表面传热系数的平均值与该曲线有两个交点，其所对应的周向角分别为。布置
热电偶时，应布置在所对应的圆周上。由于对称性，在圆柱的下半周还有两个点可以布置。
11．气体辐射有哪些特点？
【答案】(1)气体的辐射(和吸收)对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。
(2)气体的辐射(和吸收)是在整个容积中进行的。固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射(和吸收)只在表面进行。
12．为什么横向冲刷管束与流体在管外纵向冲刺相比，横向冲刷的换热系数大？
【答案】从边界层理论的角度加以阐述:纵向冲刷容易形成较厚的边界层，其层流层较厚且不易破坏。有三个因素造成横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大:①弯曲的表面引起复杂的流动，边界层较薄且不易稳定;
②管径小，流体到第二个管子时易造成强烈扰动;③流体直接冲击换热表面。
13．请解释流动边界层与热边界层。对于油、空气及液态金属，分别有及Pr，(要能显示与的相对大小)，并作简要说明。
【答案】，它反映了流体动量传递能力和热量能力的相对大小，体现在速度边界层和温度边界层厚度的相对大小。
速度分布与温度分布的大致图像见下图：
14．为什么白天从远处看房屋的窗孔有黑洞洞的感觉？
【答案】房屋内表面积比窗口面积大很多，外界通过窗口投射到房屋里的能量，经过房屋内壁的多次吸收和反射，再通过窗口辐射出去的就很少了，所以白天从远处看房屋窗孔有黑洞洞的感觉。
15．有人认为:“因为对流换热的强度只取决于贴壁面处的温度梯度，那么流体温度场不会影响换热的强度”。请判断这一说法的正确性,并说明理由。
【答案】此说法是不正确的。根据牛顿冷却公式和傅立叶导热定律，对流换热的热流量：
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。流体温度场还影响流体的物性参数，如导热系数、比热和密度等。
16．在电厂动力冷凝器中，主要冷凝介质是水蒸气，而在制冷剂(氟里昂)的冷凝器中，冷凝介质是氟里昂蒸气。在工程实际中，常常要强化制冷设备中的凝结换热，而对电厂动力设备一般尤需强化。试从传热角度加以解释。
【答案】相变对流换热主要依靠潜热传递热量，而氟里昂的汽化潜热只有水的约1/10,因此电厂动力冷凝器中水蒸气的凝结表面传热系数很大，凝结侧热阻不占主导地位。而制冷设备中氟里昂蒸气的凝结换热表面传热系数较小，主要热阻往往在凝结侧，因而其强化就有更大现实意义。