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一、简答题

1． 什么是“半无限大”物体？半无限大物体的非稳态导热存在正规状况阶段吗？

【答案】（1）所谓“半无限大”物体，是指平面一侧空间无限延伸的物体。

（2）因为物体向纵深无限延伸，初始温度的影响就远不会消除，所以半无限大物体的非稳态导热不存在正规状况阶段。

2． 从传热角度解释冬天室内散热器应该放置的合理位置。

【答案】冬天室内散热器应放置在相对较低的位置，这种情况下，散热器周围空气形成自然对流，被加热的空气密度减小向上浮升，从而整个房间的空气都被加热；散热器尽量放置在靠近外墙、外窗处，这样室外冷空气进入室内后即被散热器加热，保证流过室内的空气为热空气，不至使人产生吹冷风的感觉。

3． 不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗? 热流线为什么与等温线垂直？

【答案】（1）热流线也不能相交。这是因为与热流线垂直方向没有热流分量。

（2）热流线与等温线垂直的原因是因为如热流线不垂直于等温线，则等温线上必有一热流分量。而等温线上无温差，q=0, 只有热流线垂直于等温线才能使等温线上的分热流为零。

4． 试说明用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想。

【答案】用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想是用有限小元体代替微分分析中的无限小微元体，用傅里叶定律写出与周边元体的导热量，由净导热量与内热源量和内能增量之间的能量平衡关系得到节点方程。

5． 发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情形下可以按一维问题来处理？

【答案】（1）两端面绝热，圆周方向换热条件相同时，可以认为温度场只在半径方向发生变化；

（2）圆周面绝热，两端面上温度均匀，可以认为温度场只在轴向发生变化。

二、计算题

6． 如图所示表面间的角系数可否表示为

:更正。

【答案】分解性原理的基本形式为:

如有错误，请予

利用互换性原理可改写为:

对于

故

对于

故

完整的书写形式为

正确。

根据分解性原理，正确的书写形式为:

不正确。

，

化简后则为

图

7． 一房屋为平面屋顶（图）, 屋顶的材料厚度料发射率均为0.9。冬季开始时，室内温度维持对流表面传热系数

外气温降到多少度时，屋面即开始结霜

导热系数

屋面两侧的材

室内四周墙壁亦为18℃, 且它的面积远

问当室

大于顶棚面积。秋末冬初夜晚天气晴朗时, 天空有效辐射温度为-47℃。屋顶下表面与室内空气的

屋顶上表面对流表面传热系数

此时室内顶棚温度为多少？

图 屋面复合换热示意图

【答案】对屋面材料进行热分析，因处于稳定传热状态，故有: 屋面下表面复合换热量

屋面导热量

屋面上表面复合换热量

从上述分析知，屋面材料的传热过程是多个环节的热量传递过程。室外气温影响到屋面上表面复合换热项中对流换热数值，是应在屋面材料导热和屋面上表面复合换热中包含的向天空辐射分项均已确定后才能计算的。

（1）求屋面下表面温度屋面下表面温度即室内顶棚数值较高，为屋面下表面复合换热:屋面导热:

结霜时屋面上表面温度为零，

故可得:

将上式整理，移项:

用试差法求解，结果列于下表中。

表

解得:

（2）室外气温

此时室外气温是否会高于0℃呢？可对屋面和屋面上表面的辐射换热进行平衡计算。 屋面导热:屋面辐射:

屋面材料中导热量不足以弥补屋面辐射散热，需通过对流换热由空气向屋面补充热量。

解得:

8． 位于寒冷地区的一大直径输油管的外径为lm ，壁厚45mm ，油管外侧绝热良好。未送油前油，，管温度为-20℃然后80℃的热油突然流经该油管与内壁间的表面传热系数内油管单位长度上所吸收的热量。输油管的称面，

可把该问题视作半厚

的无限大平壁的非稳导热。

试

确定：①输油5min 后油管外表面的温度；②输油5min 后内表面的瞬时热流密度；③输油5min

【答案】由题意知输油管长度、周长远大于其厚度，由于输油管外侧绝热，以绝热面作为对