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一、简答题

1． 以任意位置两表面之间用角系数来计算辐射换热，这对物体表面做了哪些基本假设？

【答案】推导角系数的三条假设是:

； （1）换热表面为非凹表面（排除表面自身辐射换热的情况）

（2）换热表面为漫福射表面，即物体发射的定向辐射强度及反射的定向辐射强度与方向无关；（3）物体表面的辐射物性均匀，即温度均匀，发射率及反射率均匀。

2． 两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？

【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。

3． 如何强化膜状凝结换热，试举出一个强化水平管外凝结换热的例子。

【答案】强化膜状凝结换热基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度；实现方法:用各种带尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。如利用沟槽管，使液流在下排过程中分段排泄。

4． 两根直径不同的蒸汽管道，外表面敷设厚度相同，材料相同的绝热层。若两管道绝热层内外表面温度分别相同，两者每米长的热损失相同吗？

【答案】不相同，大管的传热面积大，热损失大。

5． 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。

6． 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。

二、计算题

7． 厚度为度为

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

8． 如图所示表面间的角系数可否表示为

:更正。

【答案】分解性原理的基本形式为:

利用互换性原理可改写为:

对于

故

对于

故

完整的书写形式为

正确。

根据分解性原理，正确的书写形式为:

不正确。

，

化简后则为如有错误，请予

图

9． 一初始温度为的固体，被置于室温为的房间中。物体表面的发射率为表面与空气间的表面传热系数为h 。物体的体积为V ，参与换热的面积为A ，比热容和密度分别为c 及热阻可略而不计，试列出物体温度随时间变化的微分方程式。

【答案】该物体在冷却或加热过程中，与周围流体间存在对流换热，与周围环境间存在辐射换热。设环境温度与流体温度相等，则单位时间内对流换热量分别表示为：

由热平衡方程：

注意：当物体被冷却时，

但

故

代入热平衡方程，得：

初始条件：

10．若平板上流动边界层速度分布为程推导）。

【答案】由动量积分方程有：

式（1）左边：

根据

则式（1）右边：

物体的内

辐射换热量和内能增量可

但故当物体被加热时，

这就是热平衡方程等式左边加上“﹣”的原因。

求层流边界层厚度与流过距离x 的关系（按积分方