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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． 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，

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热度

3． 在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖好，还是多孔的空心砖好? 为什么？

【答案】（1）在寒冷的北方地区，建房用砖采用多孔的空心砖好。

（2）因为在其他条件相同时，实心砖材料的导热系数约为

满着静止的空气，空气在纯导热（即忽略自然对流）时导热系数约为

心砖是很好的绝热材料。寒冷地区建房用多孔空心砖好。

4． 为什么珠状凝结的表面传热系数比膜状凝结的高？

【答案】由于珠状凝结时表面不易形成凝结液膜，相比膜状凝结没有液体膜层热阻，蒸气直接与冷壁面接触，因而表面传热系数高。

5． 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。

而多孔空心砖中充可见，空

6． 在某厂生产的测温元件说明书上，标明该元件的时间常数为1s 。从传热学角度，你认为此值可信吗？

【答案】

根据时间常数定义在一定条件下可以认为是常数，但表面传热系数h 却是与测温元件与被测物的换热条件有关。因此，对该说明书上表明的时间常数值要进行具体分析，不能盲目相信。

7． “对流换热”是否是基本的传热方式，它与“热对流”有何本质上的区别？解释这两种现象并作比较。

【答案】（1）本质上的区别：①通过流体的运动，把热量从一处带往另一处的现象称为热对流，热对流是基本的传热方式；

②当流体与壁面（或分界面）存在温差时，因相对运动而产生的热量传递现象称为对流换热，对流换热不是基本的传热方式。

（2）比较：①对流换热一定具有流体与固体壁面间的相对运动；

②对流换热是导热与热对流的综合作用；

③对流换热非基本传热方式。

8． 两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。

【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。

二、计算题

9． 下面为两个第三类边界条件的表达式：

你认为哪一个式子是正确的？

【答案】图给出了热流密度和温度梯度的方向示意，温度梯度的方向与热量传递方向相反。 因此：正确。

图 模型示意

10．一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

11．对于流体外掠平板的流动，试利用数量级分析的方法，从动量方程

界层厚度的如下变化关系式

： 引出边分界面温度为10℃。

【答案】由外掠平板的流动的动量微分方程：

由于而由连续性方程：