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一、简答题

1． 写出努谢尔数

与毕渥数

数

表达式并比较异同。

与

数

完全相同，但二者的物理意义却不数一般是待定准则。

数的物理意

【答案】从形式上看

，

同。

数中的为流体的导热系数，而一般未知，因而

数一般是已定准则。

义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换的强弱。而导热系数，且一般情况下已知，

与外部对流热阻

的相对大小。

数中的为导热物体的

数的物理意义是导热体内部导热热阻

2． 有人说，在电子器件的多种冷却方式中，自然对流是一种最可靠（最安全）、最经济、无污染（噪音也是一种污染）的冷却方式。试对这一说法作出评价，并说明这种冷却方式有什么不足之处？有什么方法可作一定程度的弥补？

【答案】电流通过电子器件时会产生焦耳热，导致温度上升，于是产生了周围空气自然对流的动力。这种冷却方式无需外加动力，亦无噪声，而且一旦停电，电子器件也就不工作了，因而也就不存在冷却问题，因而说它是最可靠、最经济、无噪声污染的冷却方式是合适的。自然对流冷却方式的最大不足是其换热强度低。一种弥补的方法是采用扩展表面，即在热表面上加装垂直放置的肋片，以增加散热面积。

3． 非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么？

【答案】导热物体内部导热热阻忽略不计，即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为

：

或

（M 是与物体几何形状有关的无量纲数）

4． 简述温室效应是怎么回事？

【答案】（1）对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。

（2）当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收； （3）另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。

（4）红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。这就是温室效应。

5． 试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。

【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是

在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；

（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低了求解难度。

6． 饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加？为什么？

【答案】在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度热系数是增加的，因随增加。

当进一步提高再提高

时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽

膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。

进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界

的増加而增加。

面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随

的增加，沸腾换热表面传

的増加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数

二、计算题

7． 水以温度

的流量在内径试求水被冷却到

的管内流动，管子内壁面的温度保持时的管子长度。

计算公式：管内层流流动换热管内紊流流动换热：管外流动：【答案】定性温度：查处相关物性。代入紊流公式，得：由能量平衡得：

为紊流。

。

水的进口

给出水的物性量为：

8． 截面积1m ×1m 的矩形地下管沟中敷设了一根外径

质量流量

保温层，

其导热系数

管沟内空气温度

数

试求:（1）每米长蒸汽输送管道的热损失

表面发射率

管沟壁面温度

=150mm

的水平蒸汽输送管道。温度

己测得保温层外表面温度发射率

如忽略管壁导热热阻，

）

，的饱和水蒸气从管道的一端送入蒸汽管外包有一层厚50mm 的

（2）保温层外表面与空气间的自然对流表面传热系

每米长管道的热损失为:

（3）入口饱和水蒸汽完全变成饱和水时需经过的管长度L? （水蒸汽的汽化潜热【答案】（1）忽略管壁导热热阻，管内、外壁温

（2）每米长管道的辐射热损失为:

每米长管道的对流热损失为:

（3）

9． 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:

利用互换性原理可改写为:

对于

完整的书写形式为

如有错误，请予

，化简后则为