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一、名词解释

1． 肋片效率和肋壁总效率。

【答案】肋片效率表征单个肋片散热的有效程度，它的物理意义是实际散热量与假设整个肋片表面处于肋基温度下的散热量之比。

肋壁总效率是表征整个肋壁散热的有效程度，它的物理意义是整个肋壁的实际散热量与假设整个肋壁均处于肋基温度下的散热量之比。

2． 黑体与灰体

【答案】黑体是吸收比为1的物体；灰体是光谱吸收比与波长无关的物体。

3． 流动边界层和热边界层。

【答案】流动边界层是固体表面附近流体速度发生剧烈变化的薄层；热边界层是固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层。

二、简答题

4． 太阳与地球之间存在着广阔的真空地带，它是怎样把能量传到地球上的？

【答案】太阳通过热辐射把能量传递到地球上。从福射的本质和特点可知，热辐射可以通过真空自由地传播而不需要任何中间介质，因此辐射换热并不需要两物体直接接触。

5． 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。

6． 什么情况下可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程？为什么？

【答案】（1）当两壁的温差与夹层厚度都很小时，可以把竖直夹层内空气的自然对流换热作为纯导热过程。

（2）在这种情况下，自然对流非常微弱，以致可以认为夹层内没有流动，因此可以作为纯导热处理。实验研究证实：当以厚度为定型尺寸的

并以此作为判据。

第 2 页，共 30 页 时，可以作为纯导热过程，

7． 用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水以哪些方式散发热量？打开水壶盖和盖上水壶盖，开水的冷却速度有何区别？

【答案】（1）用水壶将盛装的开水放在地面上慢慢冷却，开水散发热量的方式:①水壶与地面间以导热方式传递热量；②水壶与周围空气间以自然对流换热方式传递热量，与周围环境以辐射换热方式传递热量；③壶嘴以蒸发方式散发热量。

（2）打开壶盖后，开水的蒸发速度加快，因此打开水壶盖相对于盖上水壶盖冷却得更快。

8． 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

9． 试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？（以暖气片管内走热水为例）。

【答案】（1）有以下换热环节及传热方式:由热水到暖气片管道内壁，热传递方式是对流换热（强制对流）；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；

（2）由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。

10．随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？

【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材设:（体积不变的情况下），则:

令

整理得:

解此超越方程:

即

mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。

（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，

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而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。

三、计算题

11．一房间外墙由双层材料叠合组成。最里面是混凝土结构，厚370mm ; 外面为保温苯板，厚100mm 。已知该房间外墙的内、外壁面温度分别为20℃、-25℃，试求每平方米每小时该外墙的

热损失及两层墙体分界面上的温度。内外层材料的导热系数分别为其中

【答案】由于两层材料分界面的温度未知，这里假设分界面温度为

外层材料的导热系数

. 则由此可求得此时的散热量为：

为材料的平均温度。 则可求得内、

则此时内层材料的换热

则此时外层材料的换热

不符合工程要求。

现反求

1.36

此时的热量为：

取分界面温度为分别为

5%满足工程计算要求。则该外墙的散热量为

分界面温度为10℃。

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