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一、名词解释

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． 角系数

【答案】表面1发出的辐射能中落到表面2上的百分数称为表面1对表面2的角系数。

二、简答题

4． 写出格拉晓夫准则（

【答案】

数）的表达式及物理意义。

表示流体所受浮升力与粘滞力的相对大小。

5． 发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情形下可以按一维问题来处理？

【答案】（1）两端面绝热，圆周方向换热条件相同时，可以认为温度场只在半径方向发生变化；

（2）圆周面绝热，两端面上温度均匀，可以认为温度场只在轴向发生变化。

6． 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。

7． 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。

8． 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。

9． 为什么用普朗特数可以定性地判断流体外掠平板时的速度边界层和温度边界层的相对厚度？

【答案】普朗特数

分子表征了流体由于分子运动而扩散动量的能力，这一能力越大，

粘性的影响传递的越远，速度边界层越厚；分母则表征了热扩散的能力，因此，两者相比，基本上可以反映边界层的相对厚度。

三、计算题

10．一直径为20mm 热流计探头，用以测定一微小表面积

温度

设计）。

探头与

是漫射表面，探头表面的吸收率可取为1。试确定

的辐射热流。该表面的面积为

。

的相互位置，如图所示。探头测得的热流为

的发射率（环境对探头的影响可忽略不

图

【答案】由能量平衡得:

（因为

是漫射表面）

代入求得

的空气，以45m/s的流速平行掠过一块表面温度为90

11．温度为50℃，压力为

℃的平板上表面，平板下表面绝热。平板沿流动方向长度为0.2m ，宽度为0.1m 。试确定：（1）平板沿流动方向0.1m 处平板表面与空气间的局部表面传热系数；（2）整个平板表面与空气间的平均表面传热系数；（3）平板表面与空气间的对流换热量。

已知：当

时流体外掠平板换热准则关联式为

压力下空气的物性参数可看作常数，分别为

【答案】（1）

所以：

（2）根据求平均值的方法，有

代入，求得

（3）根据牛顿冷却定律

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

得平板与空气间的对流换热量为

面积

和

其导热系数为

壁内

。假定外墙表面与周

所以：

整个平板上的流动均处于层流状态。

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:

和