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一、简答题

1． 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:，则:

（体积不变的情况下）

令

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。

2． 如何强化膜状凝结换热，试举出一个强化水平管外凝结换热的例子。

【答案】强化膜状凝结换热基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度；实现方法:用各种带尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。如利用沟槽管，使液流在下排过程中分段排泄。

3． 试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。

【答案】（1）基本思想：把在时间、空间上连续的温度场用有限个离散点温度的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关于这些点温度值的代数方程，获得各离散点上的温度值。

（2）步骤：①按所求问题的几何形状、求解精度和稳定性条件划分差分网络；②按物理条件和边界条件建立各节点差分方程，构成差分代数方程组；③求解。

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4． 工程上采用加肋片来强化传热。何时一侧加肋? 何时两侧同时加肋？

【答案】（1）当传热壁一侧时，该侧加肋可强化传热；

但（2）当传热壁两侧Bi 都小于0.1时，则两侧都可加肋。 加肋时应使壁面两侧表面传热热阻尽量相近，这样强化传热效果好。当壁面两侧均

一侧表面传热热阻显著大于另一侧表面传热热阻时，在热阻大的一侧加肋效果较好。

5． 冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。

你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）

【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，致使冰箱保冷性能下降。

6． 何为过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域？

【答案】过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。

饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。

大容器饱和沸腾曲线分为:核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

二、计算题

7． 一平的黑表面面积处有一面积相等的表面

朝表面所发射的辐射能。

其法向的定向辐射力相对位置如图所示，试计算表面的中心对在离开中心0.4m 表面所张的立体角和

图

【答案】鉴于两表面均为微小面积依立体角定义:

由辐射强度与辐射力的定义可知:

表面1为黑表面，故

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8． 假设流体以相等的质量流量分别流经两个管子，且流动状态均为湍流，在其他条件均不变的情况下，请问大直径管子的对流换热系数是小直径管子对流换热系数的多少倍？

【答案】因为

9． 试画出冷凝器和蒸发器中，两种流体温度随换热面积（沿程）的变化关系。

【答案】如图1、图2所示。

即所以有：

图1图2

10．在流速和物性参数不变时，为什么采用直径小的管子可以强化管内的换热（设管内流动状态均为湍流）？

【答案】因为除管径改变外，其他都不变根据管内对流换热关系式有：

即

所以管径越小，对流换热系数越大。

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