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一、填空题

1． 换热器效能的定义是_____，其物理意义是_____。

【答案】

【解析】换热器的效能

；换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 定义为:

。式中，分母为流体在换热器中可能发生的最

大温差值，而分子则为冷流体或热流体在换热器中的实际温度差值中的大者。

2． 半球内壁对底部半圆的角系数为_____。

【答案】

【解析】简单示意图如图所示。

图

根据角系数的相对性, 可得:根据角系数的可加性:根据对称性可知:由上面等式可知:

所以半球内壁对底部半圆的角系数为

。

。其中

,

3． 流体刚入恒壁温的管道作层流换热时，其局部对流换热系数沿管长_____，这是因为_____。

【答案】减少；热边界层厚度沿着管长增加，而热量传递的区域主要集中在热边界层之内

4． 纵掠平板强迫对流换热的能量方程为_____。

【答案】

5． 气体辐射的贝尔（Bell ）定律是_____。

【答案】

, 其中,

为投射到气体界面x=0处的光谱辐射强度,

为通过一段距

离x 后的辐射强度, 为光谱减弱系数

6． 导热微分方程的推导依据是_____和_____。直角坐标下一维，非稳态、无内热源导热问题的导热微分方程可以表示成_____。

【答案】 傅里叶定律:能量守恒定律:

7． 流体在大空间沿竖壁作自然对流换热时，对于紊流工况，其对流换热系数正比于竖壁高度的_____次方。

【答案】零

【解析】根据平板的平均表面传热系数：

与竖壁的高度无关，所以对流换热系数正比于竖壁高度的零次方。

8． 大容器核态沸腾的主要换热特点为_____、_____两种。

【答案】稳压小；传热强

9． 肋效率的定义是_____，当肋片高度为_____时肋效率达到100%。

【答案】

；零

。可见，对流换热系数

10．描述导热物体内部温度扯平能力的物性量叫_____，它由_____物性量决定，其定义式为_____。

【答案】热扩散率；物体的导热系数、密度、比热容c ;

11．确定导热微分方程的定解条件中有边界条件，常用的有三种：

第一类边界条件为_____; 第二类边界条件为_____; 第三类边界条件为_____。

【答案】规定了边界上的温度值；规定了边界上的热流密度值；规定了边界上物体与周围流体间的表面传热系数以及周围流体的温度t f 。

二、简答题

12．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。

13．一台氟利昂冷凝器，氟利昂蒸气在光管外冷凝，冷却水在管内流动。为了强化这一传热过程，将管外改为低肋强化表面。后又采用管外与管内均有强化措施的双侧强化管，试分析其原因。

【答案】由于氟利昂蒸气导热系数和气化潜热很小，根据Nusselt 理论解，其凝结表面传热系数相对于管内对流换热系数要小很多，也就是氟利昂侧传热热阻大。采用低肋管后，可以将氟利昂侧凝结表面传热系数提高十多倍，这时管内传热热阻反而大于氟利昂侧热阻，因而管内也需要进行强化，从而使两侧热阻相当，才能收到更好的强化换热效果。

14．解释边界层中

【答案】边界层中

的物理意义。

的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主

流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。

15．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。

16．试说明数的物理意义。

【答案】（1）（2）①求解；②

（3）认为

及各代表什么样的换热条件？有人认为，代表了

绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？

数的物理意义是物体内外热阻之比的相对值。

时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。

代表绝热工况是不正确的，

的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，

而绝热工况下边界热阻无限大。

17．采用套管式温度计测量流体温度时为什么会产生测温误差? 如何减小测温误差？

【答案】（1）产生测温误差主要有下列原因:①温度计的感温泡与套管顶部可能存在接触热阻和导热热阻；②套管顶端向根部导热；③套管外表面向流场壁面的辐射换热；④流体与套管外表面的对流换热热阻。稳态时，套管从流体获得的对流热流量正好等于套管向根部的导热和与壁面间的辐射换热量之和。

（2）减小测温误差的措施:①加强测温套管附近流场壁面的保温；②采用尽量长的测温套管；③选用导热系数小的材料做测温套管；④在强度允许的情况下，尽量采用薄壁套管；⑤尽量提高流体与套管的对流换热表面传热系数，并注意不使测温套管端部处于流动死角；⑥在不影响对流换热的条件下，在测温套管外安装遮热板以减少与流场壁间的辐射换热。