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一、简答题

1 “热对流”与“对流换热”是否为同一现象？试以实例说明．。对流换热是否属于基本的传热方式？

【答案】（1）热对流与对流换热是两个不同的概念，属于不同现象。

（2）其区别为:①热对流是传热的三种基本方式之一，而对流换热不是传热的基本方式；②对流换热是导热和热对流这两种基本传热方式的综合作用，由于流体质点间的紧密接触，热对流也同时伴随有导热现象；③对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动。

（3）工程中流体与温度不同的固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热。

2． 试分别说明导热问题3种类型的边界条件。

【答案】（1）第一类边界条件:已知任意时刻物体边界上的温度分布；

（2）第二类边界条件:已知任意时刻物体边界上的热流密度或温度梯度；

（3）第三类边界条件:已知任意时刻物体边界与周围流体间的对流换热情况，即已知表面传热系数h 和周围流体温度t f 。

3． 不同温度的等温面（线）不能相交，热流线能相交吗? 热流线为什么与等温线垂直？

【答案】（1）热流线也不能相交。这是因为与热流线垂直方向没有热流分量。

（2）热流线与等温线垂直的原因是因为如热流线不垂直于等温线，则等温线上必有一热流分量。而等温线上无温差，q=0, 只有热流线垂直于等温线才能使等温线上的分热流为零。

4． 什么是非稳态导热问题的乘积解法，该解法使用条件是什么？

【答案】（1）对于二维或三维非稳态导热问题的解等于对应几个一维问题解的乘积，其解的形式是无量纲过余温度，这就是非稳态导热问题的乘积解法。

（2）非稳态导热问题的乘积解法使用条件是恒温介质，第三类边界条件或边界温度为定值、初始温度为常数。

5． 对于竖壁表面的自然对流，当时，仍有自然对流是因温差引起的，但的流动边界层区域并不存在温差（温度近似等于），为什么流体仍然存在着流动速度？

【答案】这是由于流体黏性力的拖拽作用，使未被加热的流体沿壁面向上流动的原因。

6． 何谓黑体、白体、透明体、灰体？

【答案】（1）黑体是指能全部吸收外来射线的物体；

（2）白体是指能全部反射外来射线的物体；

（3）透明体是指物体能被外来射线全部透射的物体；

（4）灰体是指物体的单色发射率不随波长而变化的物体。

7． 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，

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热度

8． 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。

9． 为强化一台冷油器的传热，有人用提高冷却水流速的办法，但发现效果并不明显，试分析原因。

【答案】冷油器中由于油的粘度较大，对流换热表面传热系数较小，占整个传热过程中热阻的主要部分，而冷却水的对流热阻较小，不占主导地位，因而用提高水速的方法，只能减小不占主导地位的水侧热阻，效果不明显。

10．为什么Pr>l的流体

，

【答案】Pr>l，说明流体传递动量的能力大于传递热量的能力，因此

以证明这一点。由动量积分方程得：

所以，Pr>l时， 由积分方程解也可

二、计算题

11．已知某材料表面在温度T 时具有图1的辐射特性，试定性绘出单色福射力

致曲线。假定同温度下黑体的

随波长变化的大

图1

【答案】由

可得:

其单色辐射力随波长变化的大致曲线如图2所示。

图2

12．比较60, 50和40℃下干饱和蒸气在水平管外的凝结换热表面传热系数。壁温均保持为20℃, 管外径为20mm , 长1mm ，工质有6种:水蒸气，氨气，面传热系数与工质种类和饱和温度之间的关系。

【答案】各种饱和蒸汽的r 及其t m 下的物性如下表1〜4:

表

1 和作图显示表

表2