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一、简答题

1． 两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。

【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。

2． 等温面与等温线的特点？

【答案】（1）温度不同的等温面或等温线彼此不能相交；

（2）在连续的温度场中，等温面或等温线不会中断，它们或者是物体中完全封闭的曲面（曲线），或者就终止于物体的边界上；

（3）等温面或等温线的分布并不一定均匀。

3． 随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？

【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材

设:

（体积不变的情况下），则:

令

整理得:

解此超越方程:

即

mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。

（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，

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而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。

4． 在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率？在什么情况下否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？

【答案】（1）对于漫-灰表面（2）当

反之则

？当时，是

时，并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律的基本表达

式为

5． 传热学中通常把“管内流动”称为内部流动，将“外掠平板”、“外掠圆管”称为外部流动，试说明它们的流动机制有什么差别。这些对流换热问题的数学描述有什么不同？

【答案】（1）它们的流动机制的差别在于管内流动，其流体的发展受到管内空间的限制；而外掠平板或外掠圆管，其流体的发展不受外界的限制。

（2）这两类对流换热问题的数学描述的不同之处在于：①定型尺寸不同，如管内流动，定型尺寸选用管内径，而外掠平板，定型尺寸选用板长，外掠圆管定型尺寸选用管外径；②由于内流动受到流动空间的限制，除流动入口段以外，边界层理论不适用于流动充分发展段，因此不能采用数量级分析的方法简化对流换热微分方程组；③边界条件的描述也不相同，内流问题应考虑流动与换热的对称性。

二、计算题

6． 一种测定沸腾换热表面传热系数的实验装置见图, 液面上压强为一个大气压。实验表面系一铜质圆柱的断面（导热系数据

:

），在

及的系数

处安置了两个热电偶以测

定该处的温度。柱体四周绝热良好，无向外散热。在一稳态工况下测得了以下数

，试确定:米海耶夫公式

图

【答案】柱体周围无散热，导热沿铅垂方向进行，一维导热。设壁体与水接触处温度为，则:

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由米海耶夫公式:

7． 用一裸露的热电偶测试圆管中气流的温度，热电偶的指示值流对热接点的对流换热系数为

及测温误差，并简要说明如何减小误差。

【答案】由于热电偶工作端为凸表面，它的表面积相对于圆管的面积很小，即此他们之间的辐射换热可按式

热电偶的辐射换热和对流换热的能量平衡式为:

由此求得实际温度为:

测温绝对误差为14.4℃, 相对误差为8.5%。误差产生的原因是由于热电偶与管道外壁的辐射换热，使明显低于为此可采用遮热罩来减小辐射换热。

8． 试列出极坐标系中的二维、稳态、常物性、有均匀内热源方程（图）。

计算。

。因

热接点的表面发射率

已知管壁温度

气

试确定气流的真实温度

的导热问题节点（i ，j ）的离散

图 极坐标系网格示意图

【答案】对节点（i ，j ）建立热平衡关系式，得

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