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一、简答题

1． 从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？

【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:

当忽略液柱静压差时，

由热平衡条件可知，

热度

2． 已知导热物体中某点在密度矢量？

【答案】（1）矢量大小:

（2）矢量的方向余弦:

3． 冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。

你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）

【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，致使冰箱保冷性能下降。

4． 冬天，房顶上结霜的房屋保暖性能好，还是不结霜的好？

【答案】（1）同样的室温条件下，房顶上结霜的房屋保暖性能好。

（2）原因是结霜屋顶的热阻更大，使得其外表面温度较低，因而保暖性能好。

5． 为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？

【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收

，，黑色表面有利于吸

；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身收可见光（属于短波辐射）

与

对应的饱和温度为令与

对应的蒸气饱和温度为

由于可以看出，沸腾液体总是具有一定的过三个方向上的热流密度分别为如何获得该点的热流

辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。

两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。

（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面

，由基尔霍夫定律，反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不需要做成黑色。

6． 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。

7． 根据对导热系数主要影响因素的分析，试说明在选择和安装保温隔热材料时要注意哪些问题。

【答案】（1）根据工作温度选择适合的保温材料；

（2）进行保温计算时应考虑温度对保温材料导热系数的影响；

（3）选择导热系数小的材料，其密度在最佳密度附近，使其具有最佳保温性能；

（4）保温材料的保温性能受水分影响很大，必须采取防水措施；

（5）采用各向异性材料时要注意导热方向对导热系数的影响。

8． 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。

9． 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？

【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。

10．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。

二、计算题

11．采用一个大型制冷系统-15℃的盐水来冷却某大楼空调设备中需要冷却的水，制冷量为105kW 。从空调设备表冷器中出来需要予以冷却的水，以10℃的温度进入一个管壳式换热器。该换热器使冷却水的出口温度不低于5℃，传热系数为

动，试画出以盐水出口温度为函数的换热器面积曲线。

【答案】为计算简便，假设换热器按逆流方式运行，则:

如果被冷却的水于管内流

列表计算结果如下表:

表

为一对数曲线。

12．由相同材料做成的保温板，一种形状为平壁面形式，另一种为圆筒壁形式，两种形状保温板的厚度相同，圆筒壁内表面积且等于平壁表面积A ，其他尺寸及参数见图所示，试问在两侧表面温度保持不变的情况下，哪种情况的保温效果较好？

图 保温板示意图

【答案】保温效果好即指在相同条件下的散热损失小，散热量的计算公式如下：

由题意可知，两种壁面形式下的两侧温度保持不变，因此，散热量的大小就由热阻决定。