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一、判断题

1． 对于需要强化换热的换热面来说，当毕渥数

【答案】对

【解析】因为増加肋片加大了对流传热面积有利于减小总面积的热阻，但是肋片増加了固体的导热阻力。因而当毕渥数时，加肋片才有效。

2． 对于重辅射表面（即绝热面），从辐射特性而言可当作黑体，而从吸收特性而言相当于白体。（ ）

【答案】对

3． 对流换热系数只与流体掠过固体壁面的速度有关。（ ）

【答案】错

4． 由导热微分方程可知，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。（ ）

【答案】错

5． 实际物体的吸收率只与本身的特性有关（如温度、材料种类、表面状况等。（ ）

【答案】错

时加肋片才有效。（ ）

二、简答题

6． “对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。

【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；

②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。

（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动； ②对流换热是导热与热对流的综合作用； ③对流换热非基本传热方式。

7． 掠平壁层流边界层内，为什么存在壁面法线方向（y 向）的速度v?

【答案】y 向的速度v 是由于边界层不断増厚，所排挤掉的流体产生的速度。

8． 写出努谢尔数

与毕渥数

数

表达式并比较异同。

与

数

完全相同，但二者的物理意义却不数一般是待定准则。

数的物理意

【答案】从形式上看

，

同。

数中的为流体的导热系数，而一般未知，因而

数一般是已定准则。

义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换的强弱。而导热系数，且一般情况下已知，

与外部对流热阻

9． 试述

数和

的相对大小。

数中的为导热物体的

数的物理意义是导热体内部导热热阻

数的区别。

数中的为流体的导热系数，

为影响边界层厚度的几何尺寸。

数反映靠近壁面流体层

数反映物体内部的导热热阻与外部的换热热阻之间的

【答案】

数中的为物体的导热系数，为固体壁（如壁厚等）的某一尺寸；的导热热阻与对流换热热阻的相对大小；

相对大小。

10．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。

11．写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。

【答案】

表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投

射辐射处于热平衡，或者为灰体。

12．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

的増加而增加。

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

13．解释边界层中

【答案】边界层中

的物理意义。

的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主

流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。

14．在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？

【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。

15．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

三、计算题

16．温度为0.1mm 的电阻丝被置于空气流中，并与来流方向垂直。来流温度为20℃，电阻丝的加热功率为17.8W/m。试确定使电阻丝稳定在40℃的空气流速。空气在一个大气压下的物性如表1所示。

表

1

空气外绕圆柱体的对流换热准则关系式为：

表

2

其中

和如表2所示。

【答案】定性温度为以此温度查物性得：

计算对流换热系数：

假设雷诺数在40〜4000范围内，查表得：C=0.615，n=0.466。可得雷诺数为：