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一、简答题

1． 为什么珠状凝结的表面传热系数比膜状凝结的高？

【答案】由于珠状凝结时表面不易形成凝结液膜，相比膜状凝结没有液体膜层热阻，蒸气直接与冷壁面接触，因而表面传热系数高。

2． 量微分方程

与固体导热微分方程

两者有何区别？什么情况下

能量微分方程可转化为固体导热微分方程？

【答案】（1）区别：①能量微分方程是在流场中取微元体根据能量守恒定律推导得出，固体导热微分方程式是在固体中取微元体根据能量守恒定律推导得出。②前者考虑了热对流过程、导热过程和作用在微元体上的外力对微元体内流体所做的净功，后者仅考虑了导热过程。

（2）当流体静止时，u=0，v=0，此时：

能量微分方程转化为固体导热微分方程。

3． 对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？

【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。

4． 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）。

【答案】（1）有以下换热环节及传热方式:由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热（强制对流）；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；

（2）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。

5． 利用肋化换热器来实现水与空气间的换热，若要强化传热，应将肋片加在空气侧还是水侧？为什么？

【答案】（1）为强化传热，应将肋片加在空气侧。（2）原因:与水侧相比，空气侧对流换热系数较小、热阻较大，加肋片后可显著降低传热热阻，提高传热量。

6． 冬天，房顶上结霜的房屋保暖性能好，还是不结霜的好？

【答案】（1）同样的室温条件下，房顶上结霜的房屋保暖性能好。

（2）原因是结霜屋顶的热阻更大，使得其外表面温度较低，因而保暖性能好。

二、计算题

7． 某空心球示意图见图所示，试推导该空心球球壁的导热热阻。已知空心球内外半径为热系数为

内外壁面温度分别为

导

图 空心球示意图

【答案】解法一：

由于该空心球为稳态传热，因此，其导热量

所以式（1）可以写为：

如果物性为常数，则对上式进行积分可得

所以，

解法二：球体的导热微分方程式为：

结合题意，该空心球无内热源、温度仅沿径向发生变化，因此空心球的导热微分方程式可以化简为：

其边界条件为：

对空心球导热微分方程进行求解如下：

将边界条件代入上式可以求出：

因此，导热量为：

导热热阻为：

8． 两根管子，a 管内径为16mm ，b 管为30mm ，当同一种流体流过时，a 管内流量是b 管的2倍，已知两管温度场完全相同，问管内流态是否相似？如果不相似，在流量上应采取什么措施才能相似？

【答案】流态相似，必然有

由题意知，温度场完全相同，故

但

即

故管内流态不相似。欲使流态相似，必须满足式（1）条件，即

故

9． —厚度为40mm 的无限大平壁，其稳态温度分布为：系数

试求：

①平壁两侧表面处的热流密度；

若平壁材料导热