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一、简答题

1． 若严冬和盛夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感是否冬夏相同？

【答案】不相同。人体与周围环境的热交换包括对流换热和辐射换热。（1）对流换热，本题可认为对流换热量冬夏差别不大，因为人体温度冬夏基本相同，室内空气温度相同，其自然对流换热系数及换热温差相同，因此对流换热量基本相同；（2）辐射换热，辐射换热量冬夏差别较大，因为冬季围护结构温度比夏季要低得多，因此冬季人体通过辐射散热量要大于夏季，当严冬和盛

夏时室内温度均维持20℃，人裸背站在室内，其冷热感冬夏是不同的，冬季会有明显更冷的感觉。

2． 钢铁表面约500℃, 表面看上去为暗红色；当表面约1200℃时，看上去变为黄色，这是为什么？

【答案】根据普朗克定律所揭示的关系，随着温度的升高，辐射能量中可见光所占份额相应增加所至。

3． 大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域，并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏？

【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域，分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降，直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加，但此时加热壁面温度已相当高。这样，在控制热流密度的加热过程中，当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高，从而会造成加热壁面的损坏（如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程）。因此，在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象，也就不必控制临界热流密度。

4． 冬天，在相同的室外温度条件下，为什么骑摩托车比步行时感到更冷些，一般要戴皮手套和护膝？

【答案】因为强制对流换热强度与流体壁面之间的相对速度有关，相对速度越大，对流换热越强。与步行相比，骑摩托车时相对速度较大，对流换热强度大些，因此人体会散失较多的热量从而感到更冷些。

皮手套和护膝，由于透气性差、导热系数小，增加了传热热阻，降低了散热量，从而起到保护作用。

5． 建立图中所示气泡生成的条件。

图

【答案】在液体沸腾过程中一个球形汽泡存在的条件是液体必须有一定的过热度。这是因为从汽泡的力平衡条件得出

们各自对应的饱和温度就不同有，只要汽泡半径不是无穷大，蒸汽压力就大于液体压力，它又由汽泡热平衡条件有，而汽泡存在必须保持其

，即大于其对应的饱和温度，也就是液体必须过热。 饱和温度，那么液体温度

6． 非稳态导热物体可以用集总参数法分析的条件是什么？

【答案】导热物体内部导热热阻忽略不计，即任一时刻物体内温度相同。实用判别条件为

：

或

（M 是与物体几何形状有关的无量纲数）

二、计算题

7． 在1所示的极坐标系中画出黑体的定向黑度随空间的变化规律。

图1

【答案】黑体的定向黑度随空间的变化规律如图2所示。

图2

8． 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。

9． 外掠平板的边界层的动量方程式为：

）导出边界层的动量积分方程。

【答案】动量方程左右两端从y=0到积分，

展开有，

当

故

因为

所以

又

试求：沿y 方向作积分（从y=0到时，因此，