大连理工大学843传热学考研历年真题汇总分类——简答题06

843传热学简答题06大连理工大学第六章1.什么叫两个同类的物理现象相似？相似的物理现象有什么共性？怎么才能做到两个物理现象相似？答：对于两个同类的物理现象，如果在相应的时刻及相应的地点上与现象有关的物理量一一对应成比例，则称物理现象彼此相似。共性：同名特征数对应相等；各特征数之间存在着函数关系。条件：同名的已定特征数相等；单值性条件相似（初始条件，边界条件，几何条件，物理条件）。2.根据相似理论，说明两个对流换热现象相似的条件是什么？答：同类物理现象；同名的已定特征数相等；单值性条件相似（初始条件，边界条件，几何条件，物理条件）。3.写出Bi,Nu,Pr,Re,Gr的定义式及物理意义。答：Bi=ℎ𝑙𝜆（λ为固体的导热系数），表示物体在非稳态条件下内部温度场的分布规律；Nu=ℎ𝑙𝜆（λ为流体的导热系数），描述对流换热的强弱；Pr=𝜈𝑎物性对换热的影响；Re=𝑢𝑙𝜈强迫对流流态对换热的影响；Gr=𝑔𝑙3𝛼·Δ𝑡𝜈2自然对流流态对换热的影响。4.试比较准则数Nu和Bi的异同。答：从形式上看，Nu数(Nu=ℎ𝑙𝜆)与Bi数(Bi=ℎ𝑙𝜆)完全相同，但二者物理意义却不同。Nu数中的λ为流体的导热系数，而一般h未知，因而Nu数一般是待定准则。Nu数的物理意义843传热学简答题06大连理工大学是壁面附近流体的无量纲温度梯度，表示流体对流换热的强弱。而Bi数中的λ为导热物体的导热系数，且一般情况下h已知，Bi数一般是已定准则。Bi数的物理意义是导热体内部导热热阻(𝑙𝜆⁄)与外部对流热阻(1ℎ⁄)的相对大小，表示物体在非稳态条件下内部温度场的分布规律。5.对流换热过程与流体的哪些物性有关？受迫湍流放热系数主要受哪两个准则的影响？并说明每个准则的物理意义。答：对流换热过程与流体的导热系数，密度，定压比热容，热扩散率，运动粘度等物性参数有关；受迫湍流换热主要受Re,Pr两个准则影响；Re为惯性力与粘性力的比值，表示强迫对流流态对换热的影响；Pr为动量扩散深度与热量扩散深度的比值，表示物性对换热的影响。6.试定性画出流体横掠单管流动时圆管表面局部表面传热系数的变化，并说明变化的原因。答：边界层的成长和流动脱体决定了外掠圆管换热的特征；曲线在φ=0°~80°范围内随角度的增加而递降，是由于层流边界层不断增厚的缘故；低Re数时，回升点反映了绕流脱体的起点，这是由于脱体区的扰动强化了换热；高Re数时，第一次回升是由于转变成湍流的原因；第二次回升约在φ=140°，则是由于脱体的缘故。7.外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？843传热学简答题06大连理工大学答：内部流动与外部流动的区别主要在于流动边界层与流道壁面之间的相对关系不同。在外部流动中，换热壁面上的流体边界层可以自由地发展，不会受到流道壁面的阻碍或限制。因此，在外部流动中往往存在着一个边界层外的区域，在那里无论速度梯度还是温度梯度都可以忽略，而在内部流动中，换热壁面上边界层的发展受到流道壁面的限制，因此其换热规律就与外部流动有明显的区别。8.画出比空气温度高的竖直平壁附近局部表面换热系数图，温度分布曲线图，速度分布曲线图。答：9.试述自然对流换热机理。答：自然对流机理是流场温度分布不均匀导致的密度不均匀，在重力场作用下产生的流体运动过程；自然对流换热机理是流体与固体壁面之间温度不同而引起的自然对流时发生的热量交换过程。10.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：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。在太空中实验装置将处于失重状态，因而无法形成自然对流，所以无法得到预期的实验结果。843传热学简答题06大连理工大学第七章1.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结？膜状凝结时热量传递过程的主要阻力在什么地方？答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结；凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结；膜状凝结的主要热阻在液膜层。2.什么叫膜状凝结，什么叫珠状凝结？哪个的换热系数比较大，为什么？答：凝结液体在壁面上铺展成膜的凝结叫膜状凝结；凝结液体在壁面上形成液珠的凝结叫珠状凝结；珠状凝结的表面传热系数远高于膜状凝结。因为膜状凝结换热时沿整个壁面形成一层液膜，并且在重力的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，液膜的厚度直接影响热量传递；珠状凝结换热时，凝结液体不能很好地润湿壁面，仅在壁面上形成许多小液珠，此时壁面的部分表面与蒸汽直接接触，换热系数远大于膜状凝结换热。·3.简述膜状凝结和珠状凝结的形式和特点。答：膜状凝结：润湿能力好，壁面形成液膜。换热特点：蒸汽在液膜表面凝结，凝结热通过液膜传向壁面。珠状凝结：润湿能力不好，壁面形成液珠，液珠不断长大、下滑、汇聚成大液珠，清扫壁面。换热特点：蒸汽直接在壁面上凝结换热。4.竖壁倾斜后其凝结换热表面传热系数是增加还是减小，为什么？答：竖壁倾斜后，使液膜顺壁面流动的力不再是重力而是重力的一个分量，液膜流动变慢，液膜加厚，从而热阻增加，表面传热系数减小。另外，从表面传热系数公式h=1.13[𝑔𝑟𝜌𝑙2𝜆𝑙3𝜂𝑙𝑙(𝑡𝑠−𝑡𝑤)]14中的g亦要换成gsin𝜑（φ表示与水平轴的倾斜角，φ0），从而h减小。843传热学简答题06大连理工大学5.管内（外）凝结换热时，为什么采用橫管而不是竖管？答：采用橫管可减薄液膜厚度，从而热阻减小，表面传热系数增加。另外，从橫管表面传热系数与竖管表面传热系数之比ℎ𝐻ℎ𝑉=0.77(𝑙𝑑⁄)14中，如在𝑙𝑑⁄=50时，橫管的平均表面传热系数是竖管的2倍，所以通常采用橫管的布置方案。6.空气横掠管束时，沿流动方向管排数越多，换热越强，而蒸汽在水平管束外凝结时，沿液膜流动方向管束排数越多，换热强度越低。试对上述现象做出解释。答：空气外横掠管束时，沿流动方向管排数越多，气流扰动增加，换热越强；而蒸汽在管束外凝结时，沿液膜流动方向排数越多，凝结液膜越来越厚，凝结传热热阻越来越大，因而换热强度降低。7.在电厂动力冷凝器中，主要凝结介质是水蒸气，而在制冷剂（氟利昂）的冷凝器中，冷凝介质是氟利昂蒸气。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无需强化。试以传热角度加以解释。答：相变对流换热主要依靠潜热传递热量，而氟利昂的汽化潜热只有水的110⁄，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。而制冷设备中氟利昂蒸汽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。