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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． 什么叫时间常数？试分析测量恒定的流体温度时对测量准确度的影响。

【答案】（1）具有时间的量纲，称为时间常数；

对测量准确度的影响：数值上等于过余温度为初始过余温度（2）

测量恒定的流体温度时

的0.368

时所经历的时间。越小，表示物体热惯性越小，到达流体温度的时间越短。测温元件的时间常数大小对恒温流体的测量准确度没有影响，对变温流体的测量准确度有影响，越小，准确度越高。

3． 简述和准则的物理意义。图形表示）。 【答案】表示物体内部导热热阻与物体表面对流换热热阴的比值，它和第三和时，一维平板非稳态导热温度分布的特点（用类边界条件有密切的联系。

是非稳态导热过程中的无量纲时间，表示非稳态导热过程进行的深度。

意味着平板的导热热阻趋于零，平板内部各点的温度在任一时刻都趋于均匀一致，如

图1所示。

表明对流换热热阻趋于零，平板表面与流体之间的温差趋于零，如图2所示。

图1

图2

4． “善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。你认为对吗？为什么？

【答案】基尔霍夫定律对实际物体成立必须满足两个条件:物体与辐射源处于热平衡，辐射源为黑体。也即物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比也越大，善于发射的物体，必善于吸收同温度下的黑体辐射。所以上述说法不正确。

5． 用厚度为的2块薄玻璃组成的具有空气夹层的双层玻璃窗和用厚度为

的单层玻璃窗传热效果有何差别？试分析存在差别的原因。

【答案】（1）两玻璃窗传热效果的差别:双层玻璃窗的传热效果比单层玻璃窗差。

（2）存在差别的原因:双层玻璃窗增加了空气夹层，通常夹层厚度远小于窗的高度，自然对流难以展开，且空气的导热系数很小，因此増加了空气层热阻，传热系数比单层玻璃窗更小，保温效果更好。

6． 写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 【答案】体本领的大小；。其中是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向的1块厚玻璃组成是空间某点的温度梯度；

温度升高的方向，号表示热量沿温度降低的方向传递。

7． 为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？

【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收

，，黑色表面有利于吸

；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身收可见光（属于短波辐射）

辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。

两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。

（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面

，由基尔霍夫定律，

反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不

需要做成黑色。

8． 写出格拉晓夫准则（

【答案】

9． 简述气体辐射的特点。 数）的表达式及物理意义。 表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。

【答案】气体辐射对波长有选择性；气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。

10．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】（1）所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度尺寸，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧温度均匀时，热量垂直于板面方向流动。

（2）薄板两侧均匀加热或冷却，以及炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。

二、计算题

11．一球形热电偶接点，设计时要求该接点与流体接触后在Is 内能使其过余温度迅速下降至初始过余温度的5%。设该接点与流体间的表面传热系数为

半径。已知接点材料的物性

：

【答案】假定该题目满足集总参数法求解条件，则:

解得：

验算：

符合集总参数法求解要求。

12．用一裸露的热电偶测试圆管中气流的温度，热电偶的指示值流对热接点的对流换热系数为及测温误差，并简要说明如何减小误差。

【答案】由于热电偶工作端为凸表面，它的表面积相对于圆管的面积很小，即

此他们之间的辐射换热可按式

热电偶的辐射换热和对流换热的能量平衡式为:

由此求得实际温度为:

试计算球形接点的最大允许 已知管壁温度气热接点的表面发射率试确定气流的真实温度。因计算。