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一、简答题

1． 在对流换热的理论分析中，边界层理论有何重要意义？

【答案】边界层理论的主要意义在于，利用边界层的特征采用数量级分析法来简化对流换热微分方程组，使其变成更容易求解的形式，从理论上寻找出便利于求解h 的途径。

2． 为了测量管道中的气流温度，在管道中设置温度计。试分析由于温度计头部和管壁之间的辐射换热而引起的测温误差，并提出减少测温误差的措施。

【答案】（1）为了准确测量管道内气流的温度，必须减少由于干扰项引起的测量误差。高温条件下辐射换热对于气流温度的测量误差可达到8%〜10%，因此必须采取措施去除辐射换热的影响。

（2）减少测温误差的措施:加辐射隔热板。加上辐射隔热板后可将误差减小到0.5%左右（见图）。

图

3． 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

4． 在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？

【答案】要改善热电偶的温度响应特性，则

（1）需最大限度降低热电偶的时间常数；（2）形状上要降低体面比；（3）要选择热容小的材料；（4）要强化热电偶表面的对流换热。

5． 如何强化膜状凝结换热，试举出一个强化水平管外凝结换热的例子。

【答案】强化膜状凝结换热基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度；实现方法:用各种带尖峰的表面使在其上冷凝的液膜减薄，以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。如利用沟槽管，使液流在下排过程中分段排泄。

6 “热对流”与“对流换热”是否为同一现象？试以实例说明．。对流换热是否属于基本的传热方式？

【答案】（1）热对流与对流换热是两个不同的概念，属于不同现象。

（2）其区别为:①热对流是传热的三种基本方式之一，而对流换热不是传热的基本方式；②对流换热是导热和热对流这两种基本传热方式的综合作用，由于流体质点间的紧密接触，热对流也同时伴随有导热现象；③对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动。

（3）工程中流体与温度不同的固体壁面因相对运动而发生的传热过程称为对流换热。

7． 写出毕渥数与努塞尔数的定义式，并说明它们的物理意义，比较两者不同之处。 【答案】固体内部导热热阻与其界面上换热热阻之比；壁面上流体的无量

纲温度梯度；两者不同之处在于：里面的为固体导热系数，里面的为流体导热系数。

8． “善于发射的物体必善于吸收”，即物体辐射力越大，其吸收比也越大。你认为对吗？为什么？

【答案】基尔霍夫定律对实际物体成立必须满足两个条件:物体与辐射源处于热平衡，辐射源为黑体。也即物体辐射力越大，其对同样温度的黑体辐射吸收比也越大，善于发射的物体，必善于吸收同温度下的黑体辐射。所以上述说法不正确。

9． 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。

10．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。

二、计算题

11．对管内充分发展的紊流流动换热，试分析在其他条件不变的情况下，将流体加热相同温升，而流体流速増加一倍时，管内对流换热表面传热系数有什么变化？管长又有何变化？

【答案】由题意知，流体流动换热处于紊流充分发展区域，加热流体，因此，

采用公式

，

当其他条件不变，且流速增加一倍时，

即表面传热系数提高74%。 根据

化不大，由有，因此

即管长需加长15%。

12．如图1所示，一房间墙壁壁厚已知房间内空气温度为外表面的空气对流表面传热系数分别为围环境物体之间的系统辐射系数为面积

和其导热系数为壁内。假定外墙表面与周，流体加热相同温升，且其他条件不变，则变外部环境（空气和物体）温度为试求通过该墙壁的散热量。

图1

【答案】方法一:设房间墙壁内、外表面的温度分别为室内空气与墙内表面的对流换热量为:

墙壁的导热量为:

墙外表面与室外空气的对流换热量为:

墙外表面与周围物体表面的辐射换热量为:

传热过程进入稳态后，室内空气与内墙的对流换热量一墙壁的导热量一墙外表面与室外空气的对流换热量+墙外表面与周围物体表面的辐射换热量。

故:

简化为:

和