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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年华北水利水电大学电力学院934传热学考研核心题库之简答题精编
1．釆用温度计套管测量气体温度时,辐射和导热会引起测温误差，请提出提高测温精度的措施。
【答案】(1)采用导热系数小的材料作套管，尽量增加套管高度，并减小套管的壁厚，从而降低套管顶端与根部间的导热量；
(2)强化套管与流体间的对流换热,从而降低套管顶端与气体的温差；
(3)在气体测量段或气体容器外部进行保温处理和减小套管表面黑度，从而阵低套管与气体容器壁面的辐射换热量;
(4)降低温度计探头与套管内壁的接触热阻,如采用导热油、水银、导热硅胶等。
2．Bi数和Nu数的表达式相同，请指出二者的区别何在？
【答案】Bi数是物体内部单位导热面积上的导热热阻(内热阻)与物体表面同周围流体进行对流换热的换热热阻(外热阻)之比，其中为固体的导热系数。
Nu数表示对流换热过程中壁面上流体的无量纲温度梯度，它反映了实际热量传递与导热分子扩散热量传递的比较，其中为流体的导热系数。
3．什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。
4．用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著感到热，为什么？
【答案】因为人体感觉到的冷热程度取决于接收到的热量的多少，手握热水杯时，热量的传递是：水以对流传热的方式将热量传递给杯内壁，热量又以传导传热的方式由杯内壁传至外壁，由外壁传至手。当
搅动杯内的水时，水与杯内壁之间的对流传热系数增大，根据对流传热计算公式，可知在相等的温差下，h增加，则q增大，故握杯子的手会明显地感到热。
5．不凝性气体的存在为什么会使膜状凝结换热恶化？
【答案】微量的不凝结气体会积聚在液膜表面，造成气膜热阻，蒸汽必须依靠质量扩散(传质)通过气膜层才能到达液膜并凝结，从而大幅度提高了传热热阻。
工业生产中常依靠除氧器来除去工质中的不凝结气体。
(1)蒸汽流速。当蒸汽流速不能忽略时，一般称之为对流凝结换热或两相流动与(凝结)换热。此时蒸汽与液膜间的速度差导致蒸汽层与液膜层之间产生很大的切向力(黏性力)，蒸汽可以使液膜加厚或减薄，可将液膜撕破、卷吸、携带。
(2)蒸汽过热度。加大了凝结热负荷。但是因为过热蒸汽的显热与潜热相比很小，故影响不大。
(3)凝结表面几何形状。
强化凝结传热的措施：
①用各种带有尖峰的表面(如低肋管、锯齿管等)做凝结表面，尖峰处液膜由于表面张力作用而减薄，甚至将尖峰暴露在蒸汽中，低谷处液体聚集迅速，达到一定量以后，能够迅速滴落、排除。
②在凝结表面采取开引流槽、设引流片等加速凝结液排除的措施。
6．测量热力设备内高温气体的温度时，测温元件表面与周围物体表面间的辐射换热，会使温度计产生测温误差，试阐明误差形成的原因以及减少这一误差的办法。
【答案】测温时，热电偶(测温元件)应与高温气体达到热平衡，但由于热力设备壁面往往温度较低，因而与热电偶之间产生净辐射热流量，导致热电偶温度下降，产生测量误差。给热电偶加遮热罩可有效减少热电偶与壁面之间的辐射换热，从而减少测温误差。
7．直径为6mm的合金钢元在水中淬火时的冷却曲线如下图所示。钢元初温为试分析曲线各段所代表的换热过程的性质。
图
【答案】AB段钢元的温度随时间的变化比较平缓，代表了膜态沸腾区的换热特性，BC段的上半部钢元温度随时间而急剧下降，呈现出核态沸腾的特点，而到BC段的下部，温度曲线再次变得平缓，反应出对流换热逐渐进入以自然对流为主的区域。
8．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。
9．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。
10．微元黑体的辐射能按空间方向是怎样分布?为什么？
【答案】由兰贝特定律可知:微元黑体的辐射能落到空间不同方向单位立体角内的能量的数值不等，其
数值正比于该方向与辐射面法线方向夹角的余弦。这是因为可见辐射面积与该交角的余弦成正比。
11．微元黑体的辐射能按空间方向是怎样分布的？为什么？
【答案】由兰贝特定律可知，微元黑体的辐射能落在空间不同方向单位立体角内的能量的数值不同，其数值正比于该方向与辐射面法线方向夹角的余弦。这是因为可见辐射面积与该夹角的余弦成正比。
12．深秋及初冬季节的清晨常常会看到层面结霜，试从传热的观点分析：(1)为什么有霜出现的早上必然是晴天？(2)室外气温是否一定要低于？(3)结霜屋面与不结霜屋面谁的保温效果更好，为什么？
【答案】(1)屋面结霜的一个很重要的原因，是因为在晴天无云条件下，屋面能与太空进行辐射换热。由于太空温度较低，使屋面上的水失去大量热，温度降低，低于冰点，形成霜。所以有霜出现的早上必是晴天。(2)室外温度不一定要低于，因为结霜的主要原因是由于屋面而与太空之间的辐射传热，而辐射传热是通过电磁波来传递热量的，并不是借助于物质传递能量。(3)结霜屋面的保温效果好，这是因为如果保温效果不好，那么屋面温度受室内温度的影响较大，这样很难达到较低温度形成结霜的条件。
13．什么是黑体、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
14．在地球表面某实验室内设计的自然对流换热实验，到太空中是否仍然有效，为什么？
【答案】该实验到太空中无法得到地面上的实验结果。因为自然对流是由流体内部的温度差从而引起密度差并在重力的作用下引起的。在太空中实验装罝将处于失重状态，因而无法形成自然对流，所以无法得到预期的实验结果。
15．在太阳系中地球和火星距太阳的距离相差不大，但为什么火星表面温度昼夜变化却比地球要大得多？
【答案】由于火星附近没有大气层，因而在白天，太阳辐射时火星表面温度很高，而在夜间，没有大气层的火星与温度接近于绝对零度的太空进行辐射换热，因而表面温度很低。而地球附近由于大气层(主要成分是和水蒸气)的辐射作用，夜间天空温度比太空高，白天大气层又会吸收一部分来自太阳的辐射
能量，因而昼夜温差较小。
16．人造地球卫星在返回地球表面时为何容易被烧毁？
【答案】卫星在太空中正常运行时，其表面的热量传递方式主要依靠与太空及太阳等星体的辐射。而在卫星返回地面的过程中，由于与大气层之间的摩擦，产生大里的热量，无法及时散失，因而易被烧毁。
17．什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。