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一、名词解释

1． 流动边界层和热边界层。

【答案】流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。

2． 黑体与灰体

【答案】黑体是吸收比为1的物体；灰体是光谱吸收比与波长无关的物体。

3． 本身辐射与有效辐射

【答案】本身辐射是指物体单位时间内单位表面积上的半球空间的所有方向辐射出去的全部波长范围内的能量称为辐射力, 单位为

射能, 单位为

。 。有效辐射是指单位时间内离开表面单位面积的总辐

二、简答题

4． 量微分方程与固体导热微分方程两者有何区别？什么情况下能量微分方程可转化为固体导热微分方程？

【答案】（1）区别：①能量微分方程是在流场中取微元体根据能量守恒定律推导得出，固体导热微分方程式是在固体中取微元体根据能量守恒定律推导得出。②前者考虑了热对流过程、导热过程和作用在微元体上的外力对微元体内流体所做的净功，后者仅考虑了导热过程。

（2）当流体静止时，u=0，v=0，此时：

能量微分方程转化为固体导热微分方程。

5． 饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加？为什么？

【答案】在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度

热系数是增加的，因随

增加。 当进一步提高

再提高时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。 进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界

第 2 页，共 26 页 的增加，沸腾换热表面传的増加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数

面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随的増加而增加。

6． 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。

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． 蒸气中含有不凝结性气体，对膜状凝结换热有何影响？为什么？

【答案】蒸气中含有不凝结性气体，会使得膜状凝结换热表面传热系数大大减小。

原因:蒸气中含有不凝结性气体，在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增加，蒸气抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力；同时蒸气分压力的下降，使相应的饱和温度下降，

减小了凝结的动力也使得凝结过程削弱。

9． 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。

三、计算题

10．如图所示，一外表面绝热的人工黑体空腔，其内壁近似为黑体，并保持均匀的恒定温度。已知空腔上所开小孔的面积为

微小面积

（2）小孔小孔的辐射功率为0.25W ，在小孔正前方处有一个的辐射敏感元件用来测量小孔的投射福射。试计算: 对微小表面的投射辐射是多少？

第 3 页，共 26 页 （1）黑体空腔内壁的温度是多少？

（3）若由于安装时发生失误，使微小表面试计算由此

引起的测量误差是多少？

偏离小孔正前方但微小表面方向不变，

图

【答案】（1）由人工黑腔的结构，小孔的面积远小于空腔内表面面积，空腔内表面近似为黑体，因此，小孔的辐射可视为空腔温度下的黑体辐射。

（2

）敏感元件上的投射辐射应该等于小孔发射的辐射中到达位置的那部分，而小孔发射到敏感元件上的辐射能量可以通过小孔（作为黑体）的辐射强度来计算。根据立体角的定义式和辐射强度的定义式，并考虑到表面法线方向上定向辐射力与辐射强度数量相等的关系，可以计算出敏感元件上的投射辐射。

小孔在法线方向上的定向辐射力为:

微小表面对小孔所张的立体角:

小孔投射到微小表面的辐射能为:

小孔对微小表面的投射辐射为:

，但方向不变，那么有: （3）如果敏感元件的位置相对于小孔偏移10°

小孔在10°方向上的定向辐射力为:

微小表面对小孔所张的立体角为:

小孔投射到微小表面的辐射能为:

测量误差为:

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