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一、简答题

1． 如何将从实验室得到的实验结果应用于工程实际？

【答案】由相似第二定理可知，相似的两个物理现象具有完全相同的准则函数关系，由根据相似第一定理可知，两个相似的物理现象对应点上的同名准则数相等，所以，如果两个同类物理现象相似，则它们具有完全相一样的准则关系式，所以从实验室得到的实验结果完全可以应用于工程实际。

2． 夏季在维持20°C 的空调教室内听课，穿单衣感觉很舒适，而冬季在同样温度的同一教室内

听课却必须穿绒衣。假设湿度不是影响的因素，试从传热的观点分析这种反常的“舒适温度”现象。

【答案】夏季人体的散热量为:

冬季人体的散热量为:

式中:

射换热量

；分别为夏季和冬季人体的总散热量；分别为夏季人体的对流换热量与辐分别为冬季人体的对流换热量与辐射换热量。

所以在室这种反常的“舒适温度”现象是由于冬夏两季室内的风速变化不大，

因此对流换热量但由于人体与围护结构内壁面的温差冬季远大于夏季，辐射换热量

温相同时，说明人体冬季散热量更多，为维持热舒适，冬季应多穿或者穿厚一些的衣物。

3． 写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。 【答案】表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投射辐射处于热平衡，或者为灰体。

4． 水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？

【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；

（2）水的比热容比空气的比热容大得多，

常温下水的

面传热系数比空气大得多。

而空气的两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表

5． 何为过冷沸腾和饱和沸腾？大容器饱和沸腾曲线可以分为哪几个区域？

【答案】过冷沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。

饱和沸腾——大容器沸腾中流体主要部分的温度等于相应压力下的饱和温度，则这种沸腾称为过冷沸腾。

大容器饱和沸腾曲线分为:核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

6． 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。

二、计算题

7． 厚度为的平壁，该平壁无内热源，且平壁的导热系数其中a ，b 为常数。已知平壁中的稳态温度分布曲线如图所示，请判断三种情况下b 的符号（即b>0，b=0，b<0）。

图 温度分布示意

【答案】由题意可知，该问题为稳态，无内热源问题，结合傅里叶定律的数学表达式：

（1）从图（a ）中可以看出，x=0到

则需为常数，因此b=0。

之间，

之间，因此，若使因此，若使恒定不变，

则需恒定不变，

则需（2）从图（b ）中可以看出，x=0到所以b<0。 （3）从图（c ）中可以看出，x=0到

所以b>0。

之间，为常数，因此，若使恒定不变，

8． 常物性流体在两无限大平行平壁间做稳态层流运动，下平壁静止，上平壁在外力作用下做等速运动，速度为u 。试推导描述流体运动的动量方程。

【答案】直角坐标系中的二维动量方程为：

下平壁静止，上平壁匀速运动，在黏性力作用下拖动着流体匀速流动，可视为流动处于充分发展段。不计体积力，稳态：

y 向的动量方程分别简化为：

故动量方程为：

9． 厚度为度为充分发展时：所以，x ，导热系数为无内热源、初始温度均匀并为的无限大平板，两侧面突然暴露在温且与平板发生对流换热的流体中。试在如图1所示的坐标系中定性画出当时不同时刻平壁内部和流体中的温度分布。

图1

【答案】如图2所示。

图2