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一、简答题

1． 辐射和热辐射之间在什么区别和联系？热辐射有什么特点？

【答案】（1）辐射和热辐射之间的区别和联系:①辐射是由原子内部的电子激发产生的电磁波传播，由于激发的方法不同，所产生的电磁波波长就不相同，它们投射到物体上产生的效应也不同；热辐射是由自身温度或热运动的原因激发产生的电磁波传播；②热辐射是辐射的一种形式。

（2）热辐射的特点是投射到物体上能产生热效应。

2． 什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？

【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。

（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的

时，可以作为纯导热过程，

并以此作为判据。

3． 太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收率为0.9, 它本身的发射率为0.3, 这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？

【答案】（1）这一现象与基尔霍夫定律不矛盾。 （2）原因:基尔霍夫定律的基本表达式为表面的定向光谱发射率等于它的定向光谱吸收比。

太阳能集热器的吸收板表面上覆盖的选择性涂层，它所吸收的阳光来源于太阳，它对阳光的吸收比是针对太阳温度而言的; 而它本身的发射率是针对其自身的温度。太阳的温度与太阳能集热器吸收板表面的温度显然不同。温度不同使阳光与太阳能集热器吸收板表面自身辐射的光谱分布也不同。所以，这种选择性涂层能使表面吸收阳光的能力与本身辐射的能力不一样与基尔霍夫定律并不矛盾。

4． “对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。

【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；

②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。

（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动； ②对流换热是导热与热对流的综合作用；

，它表明:在热平衡条件下，

③对流换热非基本传热方式。

5． 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。

6． 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。

二、计算题

7． 质量流量为其比定压热容油。出口处水温阻总共为

【答案】传热量为:水的质量流量:

求解求

解

需计算最小换热面积，应采用逆流流动，故::

求解:盘管长:总盘数:

，因此

，

的变压器油在螺旋盘管中流过，油温从

进口温度为水的比定压热容

，油侧表面传热系数为

的最小长度、盘数与水的质量流量。

被冷却至

。水侧表面传热系数为

。钢盘管的导热系数为

，污垢热

，

的冷水在盘管外流动用来冷却变压器

。若盘管的直径为0.4m ，管的外径x 壁厚为57mmx3.5mm 。求螺旋盘管

8． 如图所示的一维平壁的非稳态导热，已知边界面周围流体温度和边界面与流体之间的表面传热系数h ，取步长为

针对边界节点1，应用热平衡法推导出数值计算的显式差分格式，并给

出数值求解的稳定性条件。

图

【答案】热平衡方程为：

整理得到：

令

则显式差分格式为：

稳定性条件为：

所以

当

取定后，

受上式限制。

导热系数

屋面两彻的发射率均为0.9。

屋顶

此时室内顶棚温度

9． 一所平顶屋，屋面材料厚冬初，室内温度维持

，室内四周壁面温度亦为18℃, 且它的面积远大于顶棚面积。天空有

问当室外气温降到多少度时，屋面即开始结霜

效辐射温度为-60℃，室内顶棚对流换热表面传热系数

为多少？本题是否可算出复合换热表面传热系数及其传热系数？

【答案】分析传热方向，本题热量经顶棚由室内传递到室外，因此顶棚内表面温度应低于室温。