2018年武汉工程大学理学院815传热学考研强化五套模拟题-一、简答题1 简述温室效应是怎么回事？【答案】（1）对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。（2）当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收；（3）另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。（4）红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。这就是温室效应。 2 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 3 随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材设:（体积不变的情况下），则: 令 第 2 页，共 29 页整理得: 解此超越方程: 即 mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。 4 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: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；套管顶端向根部导热；套管外表面向流场壁面的辐射换热；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:加强测温套管附近流场壁面的保温；采用尽量长的测温套管；选用导热系数小的材料做测温套管；在强度允许的情况下，尽量采用薄壁套管；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；在不影响对流换热的条件下，在测温套管外安装遮热板以减少与流场壁间的辐射换热。 5 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，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。【答案】用一只手握住盛有热水的杯子，手所感受到的是杯子外壁面的温度。不搅拌时，杯中的水与杯子间为自然对流传热，这种情况下的对流传热系数相对较小，杯子外壁面的温度相对较低；当另一只手用筷子快速搅拌热水，水在杯中随着搅拌而旋转，水与杯子间的换热为强制对流换热，对流传热系数增大，水与杯子间的换热量增加，杯子外壁面的温度升高，因此握杯子的手会显著地感到热。 二、计算题6 对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，从动量方程界层厚度的如下变化关系式： 引出边【答案】由外掠平板的流动的动量微分方程： 第 3 页，共 29 页由于而由连续性方程： 可知因此，动量微分方程式中个项的数量级如下： 在边界层内，粘性力项与惯性力项具有相同数量级，即即：因此有： 7 在液体沸腾的壁面上有一个如图所示的气化核心，且形成了一个气泡，试写出气泡力平衡和热平衡的表达式，从中可以得出什么结论？如果壁面的光洁度提高，对沸腾过程是否有利？ 图 气化核心示意图【答案】力平衡为: 由图所示，该气泡的体积近似为:气泡表面积为:代入力平横关系式，微分，得到 得: 热平衡为: 从力平衡可知，要使气泡膨胀长大，须满足因此对应的饱和蒸气温度大于对应第 4 页，共 29 页-一、简答题-考研试题-