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一、简答题

1． 从泡态沸腾机理分析，为什么大容器核态沸腾时，沸腾液体具有一定的过热度？

【答案】气泡处于既不长大，又不缩小的平衡状态时，必须满足的力平衡条件和热平衡条件分别为:

当忽略液柱静压差时，

由热平衡条件可知，

热度

2． 写出格拉晓夫准则（

【答案】

与

对应的饱和温度为

令

与

对应的蒸气饱和温度为

由于

可以看出，沸腾液体总是具有一定的过

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。

3． 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。

4． 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。

5． 饱和水在水平加热表面上沸腾（壁面温度可控）时，随着壁面过热度的增加，沸腾换热表面传热系数是否也增加？为什么？

【答案】在自然对流区和核态沸腾区，随着壁面过热度热系数是增加的，因随增加。

当进一步提高

时，进入过渡沸腾区。这时，由于的增加，在加热表面上形成一层汽膜，汽

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的增加，沸腾换热表面传

的増加产生汽泡的核心数增加，汽泡对流体的扰动剧增，表面传热系数

膜的导热系数较小，热阻增加，致使沸腾换热表面传热系数下降。

再提高

进入稳定膜态沸腾区，加热表面上形成稳定的汽膜层。这时汽化只能在汽-液交界

面上进行。汽化所需热量靠导热、对流、辐射通过汽膜传递。因这时壁温很高，辐射热量急剧增加，沸腾换热表面传热系数又随的増加而增加。

6． 写出努谢尔数

与毕渥数表达式并比较异同。

【答案】从形式上看

，

同。

数

与

数

完全相同，但二者的物理意义却不数一般是待定准则。

数的物理意

数中的为流体的导热系数，而一般未知，因而

数一般是已定准则。

义表示壁面附近流体的无量纲温度梯度，它表示流体对流换的强弱。而导热系数，且一般情况下已知，

与外部对流热阻

的相对大小。

数中的为导热物体的

数的物理意义是导热体内部导热热阻

二、计算题

7 一根外径为25mm ，，，．外表面温度为120℃的管子上沿周向均匀布置12根纵肋。肋厚为2.5mm 肋高19mm 。肋片导热系数为

【答案】

单位管长每片肋片的散热量：

加肋后单位管长散热量：

未加肋时的换热量：

加肋后换热量与未加肋时换热量之比：

8． 热电偶的接结点近似为是直径为0.5mm 的球体，

热电偶材料的

热电偶初始温度为25℃，突然将其放入100℃的

气流中，热电偶表面与气流间的表面传热系数间。

【答案】（1）判断能否用集中参数法。

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空气温度为27℃，表面传热系数为试

求加肋后该管的换热量与未加肋时换热量之比。

试求热电偶指示温度为50℃时所需时

可用集中参数法求解。 （2）所需时间。

9． 某一房间维持室内温度假定房间内壁表面温度在冬天和夏天分别为

室内有一小物体，其外表面和空气间的自然对流表面传热系数为

物体外表面的平均温度为物体外表面与房间内墙壁之间的系统福射系数为. ，试计算该物体在冬天和夏天的热损失。

【答案】物体表面与室内空气之间的自然对流换热热流密度为:

冬天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:

夏天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:

物体在冬天和夏天的热损失分别为:

10．某采暖房间的尺寸为

已知屋顶内表面温度

间四周壁面和地板平均温度

时的物性参数为

:

限空间自然对流换热准则关联式为:

式中系数c 和n 如下表:

表系数c 和n 表

房间屋顶为厚度

表面发射率

表面发射率

的平屋顶,

平屋顶材料导热系数房间室内空气温度

已知空气在

无房

求屋顶外表面温度

和测得

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