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一、简答题

1． 怎样计算流体在粗糙管中流动时的表面传热系数？粗糙管内的层流流动换热是否能采用光滑管公式计算？为什么？

【答案】（1）流体力学对粗糙管壁内的流动进行了大量的实验研究，积累了大量的摩擦系数实验数据。因此，粗糙管内的换热计算可以采用类比公式，即

来进行计算。当缺乏阻

且

力数据，不能采用类比公式进行换热计算，且无实验获得的粗糙管内准则关联式时，可采用光滑管实验关联式进行换热计算。但关联式计算结果必须乘以粗糙管壁修正系数

（2）粗糙管内的层流流动换热能采用光滑管公式计算。

（3）粗糙管内的层流流动换热能采用光滑管公式计算的原因是因为当粗糙管内的流态为层流时，由于糙粒高度被边界层所覆盖，其强化传热的作用已消失，故可采用光滑管公式进行计算，结果勿需修正。

2． 用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水以哪些方式散发热量？打开水壶盖和盖上水壶盖，开水的冷却速度有何区别？

【答案】（1）用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水散发热量的方式:①水壶与地面间以导热方式传递热量；②水壶与周围空气间以自然对流换热方式传递热量，与周围环境以辐射换热方式传递热量；③壶嘴以蒸发方式散发热量。

（2）打开壶盖后，开水的蒸发速度加快，因此打开水壶盖相对于盖上水壶盖冷却得更快。

3． 冬天，房顶上结霜的房屋保暖性能好，还是不结霜的好？

【答案】（1）同样的室温条件下，房顶上结霜的房屋保暖性能好。

（2）原因是结霜屋顶的热阻更大，使得其外表面温度较低，因而保暖性能好。

4． 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热，这样能预测温度场的解吗？

【答案】根据所给边界条件，可以判断该物体没有热流，所以物体各点温度均为tf 。

5． 何谓物理现象相似？两个对流换热现象相似的条件是什么？相似原理对解决传热问题有何意义？

【答案】（1）物理现象相似的定义：如果同类物理现象的所有同名的物理量在所有对应瞬间、对应地点的数值成比例，则称物理现象相似。

（2）物理现象相似的条件：①司类物理现象；d 单值性条件相似；③司名已定特征数相等。

（3）相似原理是指导如何对传热问题进行实验研究的理论，回答了3个问题：①何安排实验；②如何整理实验数据；③实验结果的应用范围。

二、计算题

6． 一圆筒体的内、外半径分别为

相应的壁温为

其导热系数与温度的关系为

试导出计算单位长度上导热热流量的表达式。

【答案】由题意知，描写上述问题的导热微分方程式可简化为：

边界条件：

对方程积分：

根据傅里叶定律，求得通过圆筒壁单位管长的导热热流量：

该式与常物性公式形式类似，只是以圆筒壁平均温度

计算的导热系数

代入常物性公式中进行计算。

7． 应用连续性方程

导出

的分布方程。

和速度分布

并已知

【答案】由连续性方程可得：注意

：

改写速度分布为：

又

式（2）代入式（1），得：

8． 煤气以平均速度已知该煤气的物性为

：

【答案】本题已知压降

可采用类比律求得h 。

故

流过内径d=16.9mm、长l=2m的管道，由于不知道它的表面传热

试问能否确定煤气与管壁的平均表面传热系数。

系数，今实测得管道两端煤气的压降