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一、基本概念

1． 换热器。

【答案】用来使热量从热流体传递到冷流体，以满足规定的工艺要求的装置统称为换热器。

2． 对流换热

【答案】对流换热是指由于流体的宏观运动，从而流体各部分之间发生相对位移、冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。

3． 定性温度

【答案】定性温度是指用以确定特征数中流体物性的温度。

二、计算题

4． 一厚为的无限大平板，其一侧被加热，热流密度表面传热系数为

并求出平板内的温度分布函数及平板的最高温度。

【答案】建立如图所示的坐标，则该问题的微分方程式及边界条件为：

为常数，另一侧向温度为

的环境散热，

平板导热系数为常数。试列出平板中稳态温度场的微分方程式及边界条件，

求解微分方程，得：将两边界条件代入，

解得

则单层平壁内的温度分布表达式为：

平板中温度最高的界面在x=0处，因此平板的最高温度为：

图

5． 在液体沸腾的壁面上有一个如图所示的气化核心，且形成了一个气泡，试写出气泡力平衡和热平衡的表达式，从中可以得出什么结论？如果壁面的光洁度提高，对沸腾过程是否有利？

图 气化核心示意图

【答案】力平衡为:

由图所示，该气泡的体积近似为:气泡表面积为:

代入力平横关系式，微分，得到

得:

热平衡为:

从力平衡可知，要使气泡膨胀长大，须满足的饱和蒸气温度

因此

对应的饱和蒸气温度大于

对应

即液体是过热的。因此，只要R 不是无穷大，要使气泡产生，液体必须过热。

光滑表面因R 减小，而使增大，从而导致过热度增加，对沸腾是不利的。

6． 为测定某金属的导热系数，进行如下实验。取直径为20mm 的金属长棒，一端放入炉中加热，另一端伸到20℃的空气中，空气与棒之间的表面传热系数为距100mm 的两截面上测得温度分别为

【答案】由题意知，该题目可视为无限长细杆传热问题。

由

得：

达到热稳态后，在相

试确定该金属的导热系数。

即

7． 已知某材料表面在温度T 时具有图1的辐射特性，试定性绘出单色福射力致曲线。假定同温度下黑体的

随波长变化的大

图1

【答案】由

可得:

其单色辐射力随波长变化的大致曲线如图2所示。