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一、简答题

1． 强化凝结换热的原则是什么？从换热表面的结构来说，强化凝结换热的基本思路是什么？

【答案】强化凝结换热的原则是:（1）尽可能减薄凝结液膜；（2）尽快排除凝结液；（3）及时排除不凝结性气体。为了强化凝结换热，应采用特殊的结构，充分利用表面张力的作用，减薄大部分表面的凝结液膜，并设置一定的通道，使凝液尽快排除。

2． 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。

3． 当把盛有稀饭的碗放在水盆中冷却时，搅动稀饭和搅动水盆中的水，两种情况下稀饭冷却的速度一样吗？为什么？

【答案】不一样。搅动稀饭冷却速度快（1分）。因为稀饭与水间的传热过程，稀饭侧热阻为主要热阻，要强化换热应首先从稀饭侧入手。而搅动稀饭时稀饭内部形成强制对流，并且各时刻稀饭内的温度基本相同，加大了稀饭外界间的传热湿差，冷却速度快。

4． 两块厚度相同的无限大平壁，分别由金属铜和木头制成。若保持其两侧表面温度对应相等，那么，在常物性、稳态导热的情况下两平壁内的温度分布是否相同？为什么？

【答案】相同。因为对于常物性、无内热源的无限大平壁的稳态导热，第一类边界条件下其温度分布仅取决于边界温度，而与材料的导热系数无关。

5． 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

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6． 对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？

【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。

7． 写出傅里叶导热定律表达式，并说明式中各量和符号的物理意义。 【答案】体本领的大小；

温度升高的方向，

8． 解释边界层中

【答案】边界层中。其中是热流密度矢量；是导热系数，它表示物质导热是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向是空间某点的温度梯度；号表示热量沿温度降低的方向传递。 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。

9． 试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。

【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；

（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低了求解难度。

10．灰体表面的有效辐射和本身辐射哪一个大些？

【答案】灰体表面的有效辐射大些。

，因，则 。

二、计算题

11．用常功率平面热源法对材料的导热系数进行测定，所测试件可被视为一半无限大物体。平面热源的功率为

的导热系数。

【答案】该题目为第二类边界条件下的半无限大物体的非稳态导热问题。由题意可得：

第 3 页，共 55 页 如试件初始温度为15℃，通电加热后，经过300s 试件与平面热源接触表面处温度测得为20℃，经过360s ，测得距平面热源0.015m 处试件的温度为16.673℃。试求该材料

以上两式联立求解得

12．如图所示，有一环形空间，其内充满发射率和透射率分别为0.3和0.7的气体。环形空间的内、外直径分别是30cm 和60cm ，表面发射率分别为0.5和0.3。内表面的温度为760℃，外表面温度为370℃。计算从热表面到冷表面，每单位长度的净辐射换热量及气体的温度各为多少（忽略对流的影响）？

【答案】题中气体不流动，又无内热源。在整个系统达到热稳定状态后，气体吸收的能量必然等于它所发射出去的能量，即气体为一种重辐射介质。这时的热网络图如图所示。

由题可得

:，

表面热阻:

环形空间的内、外表面1和2之间，因有辐射气体存在，所以单位管长的辐射换热量为:

所以，空间热阻为:

同理，内外表面与气体间的空间热阻分别为:

热表面到冷表面每单位长度的净辐射换热量为:

因为:

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