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一、名词解释

1． 接触热阻，沸腾的临界热流密度，入口效应，黑体，温室效应。

【答案】接触热阻:由于固体表面之间的接触都不可能是紧密的，两壁面之间只有接触的地方才直接导热，在不接触处存在空隙，热量是通过充满空隙的流体的导热、对流和辐射的方式传递的，因而存在传热阻力，称为接触热阻。

沸腾的临界热流密度指核态沸腾时达到的最大热流密度。

入口效应:从管子进口到充分发展段之间的区域称为入口段，入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数比充分发展段的高，且沿主流方向逐渐降低。

黑体是指能吸收投入到其面上的所有热辐射能的物体，是一种假想的物体。

温室效应:大气能使太阳短波辐射到达地面，但地表向外辐射出的长波热辐射线却被大气吸收，这样就使地表与低层大气温度增高。

2． 发射率

【答案】发射率是指实际物体的辐射力与同温度下黑体辐射力的比值。

3． 传热系数。

【答案】传热系数在数值上等于冷、热流体间温差

它表征传热过程强烈程度。

2传热面积A=lm时热流量的值。

二、简答题

4． 在对流换热的理论分析中，边界层理论有何重要意义？

【答案】边界层理论的主要意义在于，利用边界层的特征采用数量级分析法来简化对流换热微分方程组，使其变成更容易求解的形式，从理论上寻找出便利于求解h 的途径。

5． 从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？

【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:

当忽略液柱静压差时，

由热平衡条件可知，

热度

与

对应的饱和温度为令与

对应的蒸气饱和温度为

由于可以看出，沸腾液体总是具有一定的过

6． 试述数和数的区别。

数中的为流体的导热系数，

为影响边界层厚度的几何尺寸。数反映靠近壁面流体层

数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的【答案】数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；

相对大小。

7． 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？

【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。

8． 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。

9． 大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域，并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏？

【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域，分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降，直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加，但此时加热壁面温度已相当高。这样，在控制热流密度的加热过程中，当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高，从而会造成加热壁面的损坏（如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程）。因此，在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象，也就不必控制临界热流密度。

三、计算题

10．如图1所示系统，板1和板2被包壳包围，板2与板1的相对位置有:A （与板1靠得很近且与板1平行）、B （与板1垂直）及C （与板1在同一平面上）三种。

图1

（1）画出三种情况下整个系统的辐射换热网络图。

（2）板2处于位置5, 且板2为黑表面，包壳面积远远大于板1与板2面积时整个系统的辐射换热网络图。

（3）写出第（2）种情况下，板1和板2间辐射换热量的表达式。

【答案】（1）ABC 三种情况下的辐射换热网络图分别如图2、图3、图4所示。

图

2

图

3

图4

（2）如图5所示。