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一、简答题

1． 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？

【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。

2． 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

3． 绿色住宅的一种节能方式（夏天少用空调、冬天少用暖气）就是在其房屋前栽种几棵大型落叶乔木，试从传热学角度说明大树的作用。

【答案】夏天室内热负荷主要来自太阳辐射，如房屋前截种几棵大树，枝叶繁茂会遮挡阳光，使房屋处于树荫下，可以凉快些，从而减少使用空调。到了冬天，树叶落光，太阳光线可直射到房屋上，因而又可推迟使用暖气时间或少用暖气。这样便可达到节能的目的。

4． 什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关？什么是物体表面的吸收率，它与哪些因素相关？它们之间有什么区别？

【答案】物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它与物体的种类、表面特征及表面温度相关。物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和温度相关，而且与投入福射的能量随波长的分布相关，也就是与投入福射的发射体的种类、温度和表面特征相关）。比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。

5． 管内受迫对流换热时，对于横管和竖管中流体被加热和被冷却，自然对流的影响各有什么不同？什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响？

【答案】（1）对于横管，流体不管被冷却还是被加热，都将有利于换热。因为当横管中流体被冷却时，由于管心温度高于管壁，将形成管心向上而沿管壁向下的垂直于受迫流动方向的环流；而当横管中流体被加热时，由于管心温度低于管壁，将形成由管心向下而沿管壁向上的垂直于受迫流动方向的环流；由于都形成了环流，加强了边界层的扰动，所以都将有利于换热。

对于竖管，当流体向上流动时，如果流体被冷却，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而

靠近壁面处两者方向相反，这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热；如果流体被加热，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热。当流体向下流动时，则自然对流对换热的影响与流体向上流动正好相反。如流体被冷却，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热；如果流体被加热，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反。这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热。

（2）至于什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响，可通过惯性力和浮升力数量级的对比进行判断，一般，当时，就应考虑自然对流的影响。

6． 空调和制冷用的冷却器，其管外装的肋片往往制成百叶窗式肋片，如图所示。试问肋片做成这种形式的意义？

图

【答案】空气流过平直肋片时，随着流程的增长，边界层会增厚，表面传热系数会减小。将其做成百叶窗式，可使流体流经肋片的边界层破坏，使边界层减薄。同时，流体脱离百叶窗式肋片后产生分离状扰动。这些均能强化传热。

二、计算题

7． 100℃的饱和水蒸气在由10×10根管子排列成顺排方阵的卧式冷凝器上膜状凝结（图a ）, 每根管子的外直径为18mm ，长2m , 表面温度

（1）第一排管子的凝结换热系数；

（2）总的凝结水流量。

试求:

图顺排方阵的卧式冷凝器

【答案】（1）计算第一排管子的凝结换热系数时，其定型尺寸应为d 。

（2）计算多排管的平均凝结换热系数时，其定型尺寸应为nd , 即:

凝结水流量:

8． 绝对压强为的饱和水蒸气，用水平放置的壁温为90℃的铜管束来凝结。有下列2种选择:用一根直径为100mm 的铜管或用10根直径为10mm 的铜管。试问:（1）这2种选择所产生的凝结液量是否相同？最多可以相差多少？（2）要使凝结液量的差别最大，小管径系统应如何布置（不考虑容积的因素）？（3）上述结论与蒸气压强、铜管壁温是否有关（保证2种布置的其他条件相同）？

【答案】设则:

可见，单根管均为水平放置时，小管表面传热系数是大管的1.78倍。

当10根10mm 直径小管均为水平放置时:

可见，产生的凝结液量不相同，最多可以相差1.78倍。小管径均水平放置时，由于水平放置具有最大的凝结换热表面传热系数。因此可以产生最大的凝结液量。若改变蒸气压强和铜管壁温，r 与均发生变化，h 也要发生变化，但相同条件下，均仅与管径之比有关。因此，上述结论与p 和无关。

9． 两平行大平板温度分别为和其发射率均为试计算两者之间单位

和面积的辐射换热量；如果将两者中间加入一两面发射率不同的大平板，发射率分别为

试计算福射换热减少的百分数。 【答案】