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一、简答题

1． 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？

【答案】要改善热电偶的温度响应特性，则

（1）需最大限度降低热电偶的时间常数；（2）形状上要降低体面比；（3）要选择热容小的材料；（4）要强化热电偶表面的对流换热。

2． 强化凝结换热的原则是什么？从换热表面的结构来说，强化凝结换热的基本思路是什么？

【答案】强化凝结换热的原则是:（1）尽可能减薄凝结液膜；（2）尽快排除凝结液；（3）及时排除不凝结性气体。为了强化凝结换热，应采用特殊的结构，充分利用表面张力的作用，减薄大部分表面的凝结液膜，并设置一定的通道，使凝液尽快排除。

3． 用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水以哪些方式散发热量？打开水壶盖和盖上水壶盖，开水的冷却速度有何区别？

【答案】（1）用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水散发热量的方式:①水壶与地面间以导热方式传递热量；②水壶与周围空气间以自然对流换热方式传递热量，与周围环境以辐射换热方式传递热量；③壶嘴以蒸发方式散发热量。

（2）打开壶盖后，开水的蒸发速度加快，因此打开水壶盖相对于盖上水壶盖冷却得更快。

4． 用厚度为的2块薄玻璃组成的具有空气夹层的双层玻璃窗和用厚度为的1块厚玻璃组成的单层玻璃窗传热效果有何差别？试分析存在差别的原因。

【答案】（1）两玻璃窗传热效果的差别:双层玻璃窗的传热效果比单层玻璃窗差。

（2）存在差别的原因:双层玻璃窗增加了空气夹层，通常夹层厚度远小于窗的高度，自然对流难以展开

，且空气的导热系数很小，因此増加了空气层热阻，传热系数比单层玻璃窗更小，保温效果更好。

5． 由导热微分方程可见，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。你说对吗？（提示：导热的完整数学描述为导热微分方程和定解条件）

【答案】上述观点不对。因为热扩散率中含有导热系数，而且导热问题的完整数学描述不仅包括控制方程，还包括定解条件，第二或第三类边界条件中都隐含着导热系数的影响。

6． 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。

二、计算题

7． 蒸汽管道的外径

热系数准备包两层厚度都是15mm 不同材料的热绝缘层。a 种材料的导b 种材料的导热系数在蒸气管道内表面温度和

a 在里层，绝缘层最外表面温度之差保持不变的情况下，试问下列两种方案哪种散热量较小：（1）

b 在外层；（2）b 在里层，a 在外层；哪一种好？为什么？

【答案】当a 在里层，b 在外层时，其产生的热阻为：

当b 在里层，a 在外层时，其产生的热阻为：

因此，

故所以，第一种情况的保温效果好，而且在相同保温要求下，若采取该保温措施，其费用也会降低。

8． 对导热系数分别为的双层大平板中的一维稳态导热问题进行数值计算，交界面e 处的网格单元划分如图所示。界面e 是单元P 与单元E 的交界面。在用热平衡法建立节点E 的有限差分方程时，需要用到单元P 与单元E 之间交界面e 的热流密度

（1）写出热流密度的表达式。

（2）通过将（1）中的热流密度％的表达式整理成，导出界面导热系数导热系数）的表达式。

的形式（式中称为界面试：

图 两种材料的一维稳态导热

【答案】（1）界面热流密度：

（2）由于：

根据等比定理可得：

如果网格均分，则:

若平壁材料导热 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；

②平壁中是否有内热源? 若有的话，它的强度是多大？

【答案】①由傅里叶定律：

平壁两侧表面的热流密度：

②由导热微分方程：

解得

10．厚度为L ，导热系数为初始温度均匀为的无限大平壁，两侧突然置于温度为的流体中，

时的平壁内部温度和流体层温度随时间的变化。 对流换热表面传热系数为h 。试定性画出当

【答案】分别如图1、2所示。