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一、简答题

1． 温度为T 的灰体，其有效辐射是否有可能大于同温度下的黑体福射？

【答案】有可能。因为有效辐射等于自身辐射与投入辐射的反射部分之和，反射部分越大，有效辐射也越大，因此，完全有可能某一温度下的物体其有效辐射大于同温度下的黑体辐射。

2． 结合非稳态导热分析解的形式，分析热扩散率在非稳态导热中的作用。

【答案】从分析解形式可见，物体的无量纲过余温度是傅里叶数的负指数函数，即表示在相同尺寸及换热条件下，热扩散率越大的物体到达指定温度所需的时间越短，这正说明热扩散率所代表的物理含义。

3． 什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关？什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素相关？它们之间有什么区别？

【答案】物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它与物体的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和温度相关，而且与投入福射的能量随波长的分布相关，也就是与投入福射的发射体的种类、温度和表面特征相关）。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。

4． 为什么白天从远处看房屋的窗孔有黑洞洞的感觉？

【答案】因为房屋尺寸比窗口尺寸大得多，外界通过窗口投射到房屋的能量，经房屋内壁多次吸收和反射，再经窗口射出的能量就比较小了，所以白天从远处看房屋窗孔就有黑洞洞的感觉。如果窗口足够小，就是人工黑体模型。

5． 试述数和数的区别。

【答案】数中的为流体的导热系数，

为影响边界层厚度的几何尺寸。数反映靠近壁面流体层

数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；

相对大小。

6． 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程，并提出提高保温性能的措施或途径。

【答案】（1）传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁，而后通过导热传给内层外壁，内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁，内壁通过导热传热给外层外壁，外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。

（2）措施:内、外层间抽真空，内层外壁及外层内壁作表面处理，减小表面发射率，内、外层间加层，相当于加遮热板。

二、计算题

7． 在液体沸腾的壁面上有一个如图所示的气化核心，且形成了一个气泡，试写出气泡力平衡和热平衡的表达式，从中可以得出什么结论？如果壁面的光洁度提高，对沸腾过程是否有利？

图 气化核心示意图

【答案】力平衡为:

由图所示，该气泡的体积近似为:

气泡表面积为:

代入力平横关系式，微分，得到

得:

热平衡为:

从力平衡可知，要使气泡膨胀长大，须满足的饱和蒸气温度因此对应的饱和蒸气温度大于对应即液体是过热的。因此，只要R 不是无穷大，要使气泡产生，液体必须过热。 光滑表面因R 减小，而使增大，从而导致过热度增加，对沸腾是不利的。

8． 假设流体以相等的质量流量分别流经两个管子，且流动状态均为湍流，在其他条件均不变的情况下，请问大直径管子的对流换热系数是小直径管子对流换热系数的多少倍？

【答案】因为即所以有：

9． 位于寒冷地区的一大直径输油管的外径为lm ，壁厚45mm ，油管外侧绝热良好。未送油前油

，，管温度为-20℃然后80℃的热油突然流经该油管与内壁间的表面传热系数

内油管单位长度上所吸收的热量。输油管的

称面，

可把该问题视作半厚的无限大平壁的非稳导热。

①输油5min 后油管外表面的温度：

②输油5min 后内表面的瞬时热流密度：

③输油5min 内油管单位长度上吸热量：

试 确定：①输油5min 后油管外表面的温度；②输油5min 后内表面的瞬时热流密度；③输油5min

【答案】由题意知输油管长度、周长远大于其厚度，由于输油管外侧绝热，以绝热面作为对