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一、简答题

1． 速度边界层的概念及如何定义边界层厚度。

【答案】这种在固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层称为速度边界层（或流动边界层）。通常规定达到主流速度的99%处的距离定义为边界层厚度，记为

2． 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。

3． 分析双层保温杯中从热水到外界环境的传热过程，并提出提高保温性能的措施或途径。

【答案】（1）传热过程:内部水通过向对流换热传热给内层内壁，而后通过导热传给内层外壁，内层外壁通过对流换热及辐射换热传热给外层内壁，内壁通过导热传热给外层外壁，外壁通过自然对流换热与外界空气交换热量。

（2）措施:内、外层间抽真空，内层外壁及外层内壁作表面处理，减小表面发射率，内、外层间加层，相当于加遮热板。

4． 试分别说明导热问题3种类型的边界条件。

【答案】（1）第一类边界条件:已知任意时刻物体边界上的温度分布；

（2）第二类边界条件:已知任意时刻物体边界上的热流密度或温度梯度；

（3）第三类边界条件:已知任意时刻物体边界与周围流体间的对流换热情况，即已知表面传热系数h 和周围流体温度t f 。

5． 什么是时间常数？用热电偶测量温度变化着的气流温度时如何提高测量精度？

【答案】时间常数用热电偶测量温度变化着的气流温度时应尽可能减小时间常数，在热电偶材料一定时，增大对流换热系数，减小体积，增大面积，或减小体积面积比。

6． 采用套管式温度计测量流体温度时为什么会产生测温误差? 如何减小测温误差？

【答案】（1）产生测温误差主要有下列原因:①温度计的感温泡与套管顶部可能存在接触热阻和导热热阻；②套管顶端向根部导热；③套管外表面向流场壁面的辐射换热；④流体与套管外

表面的对流换热热阻。稳态时，套管从流体获得的对流热流量正好等于套管向根部的导热和与壁面间的辐射换热量之和。

（2）减小测温误差的措施:①加强测温套管附近流场壁面的保温；②采用尽量长的测温套管；③选用导热系数小的材料做测温套管；④在强度允许的情况下，尽量采用薄壁套管；⑤尽量提高流体与套管的对流换热表面传热系数，并注意不使测温套管端部处于流动死角；⑥在不影响对流换热的条件下，在测温套管外安装遮热板以减少与流场壁间的辐射换热。

7． 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。

8． 何谓黑体、白体、透明体、灰体？

【答案】（1）黑体是指能全部吸收外来射线的物体；

（2）白体是指能全部反射外来射线的物体；

（3）透明体是指物体能被外来射线全部透射的物体；

（4）灰体是指物体的单色发射率不随波长而变化的物体。

9． 用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。

【答案】（1）选用导热系数更小的材料作套管；

（2）尽量增加套管高度，并减小壁面导热系数；

（3）强化套管与流体间的换热；

（4）在储气筒外包以保温材料。

10．有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺谟图计算所得的结果是错误的。其理由是：诺谟图表明，物体中各点的过余温度的比值仅与几何位置及

看法？请说明其理由。

【答案】这种看法不正确，因为随着时间的推移，虽然物体中各点过余温度的比值不变，但各点温度的绝对值在无限接近。这与物体中各点温度趋近流体温度的事实并不矛盾。

有关，而与时间无关。但当时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋近流体温度，所以两者是有矛盾的。你是否同意这种

二、计算题

11．截面积1m ×1m 的矩形地下管沟中敷设了一根外径

质量流量

保温层，

其导热系数管沟内空气温度数试求:（1）每米长蒸汽输送管道的热损失表面发射率

管沟壁面温度=150mm

的水平蒸汽输送管道。温度己测得保温层外表面温度发射率如忽略管壁导热热阻， ），的饱和水蒸气从管道的一端送入蒸汽管外包有一层厚50mm 的（2）保温层外表面与空气间的自然对流表面传热系每米长管道的热损失为:

（3）入口饱和水蒸汽完全变成饱和水时需经过的管长度L? （水蒸汽的汽化潜热【答案】（1）忽略管壁导热热阻，管内、外壁温

（2）每米长管道的辐射热损失为:

每米长管道的对流热损失为:

（3）

12．有2根横管具有相同的表面温度，均放置在同一环境里被空气自然对流所冷却。第1根管子的直径是第2根管子直径的10倍。如果两管的Gr 和Pr 值均处于

联式为:

？

【答案】

自然对流换热的准则关及单位管长热损失的比值1/4。试求两管自然对流表面传热系数的比值