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一、简答题

1． 有人对二维矩形物体中的稳态、无内热源、常物性的导热问题进行了数值计算。矩形的一个边绝热，其余三个边均与温度为的流体发生对流换热，这样能预测温度场的解吗？

【答案】根据所给边界条件，可以判断该物体没有热流，所以物体各点温度均为tf 。

2． 以任意位置两表面之间用角系数来计算辐射换热，这对物体表面做了哪些基本假设？

【答案】推导角系数的三条假设是:

； （1）换热表面为非凹表面（排除表面自身辐射换热的情况）

（2）换热表面为漫福射表面，即物体发射的定向辐射强度及反射的定向辐射强度与方向无关；（3）物体表面的辐射物性均匀，即温度均匀，发射率及反射率均匀。

3． 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。

4． 已知导热物体中某点在密度矢量？

【答案】（1）矢量大小:

（2）矢量的方向余弦:

5． 在青藏铁路建设中，采用碎石路基可有效防止冻土区的冻胀和融降问题，为什么？

【答案】碎石路基中的空隙可以有效阻止热量自上而下的传递，而能顺利地将冻土层的热量自下而上的传递。其原因是:空隙内的空气的自然对流能将下方的热量传递到上方，而不能将上方的热量传递给下方，即路基中热量只能单向传递，这样就可以维持路基下冻土层的常年冻结。

6． 从传热角度解释冬天室内散热器应该放置的合理位置。

【答案】冬天室内散热器应放置在相对较低的位置，这种情况下，散热器周围空气形成自然对流，被加热的空气密度减小向上浮升，从而整个房间的空气都被加热；散热器尽量放置在靠近外墙、外窗处，这样室外冷空气进入室内后即被散热器加热，保证流过室内的空气为热空气，不

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三个方向上的热流密度分别为如何获得该点的热流

至使人产生吹冷风的感觉。

二、计算题

7． 某一加热板的壁厚为板的上下两侧边界面

导热系数且

该加热板具有均匀内热源

已知该加热

左侧边界面为绝热面，右侧边界面与温度为的流体直接

接触，且表面传热系数为h ，试建立该加热板稳态导热的数学模型。

【答案】该问题的物理模型如图所示。 导热微分方程式的通用形式为：

由题意可知，该问题的温度分布不受z ，因素的影响，且导热系数程可以化简为：

左侧边界为第二类边界条件：

右侧边界为第三类边界条件：

上侧边界为第一类边界条件

下侧边界为第一类边界条件

因此导热微分方

图 加热板导热

8． 一逆流式套管换热器，其中油从1000C 冷却到60℃，水由20℃被加热到50℃，

传热量为

传热系数为

用后产生污垢，垢阻为温度各为多少？

【答案】产生污垢后:

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油的比定压热容为2.131kJ/。求换热面积。如使

流体入口温度不变，问此时换热器的传热量和两流体出口

9． 当液体在一定压力下做大容器饱和沸腾时，欲使表面传热系数増加10倍，沸腾温差应增加几倍？如果同一液体在圆管内充分发展段做单相湍流换热，为使表面传热系数增加10倍，流速应增加多少倍？维持流体流动所消耗的功将増加多少倍？设物性为常数。

【答案】（1）由米洛耶夫公式:

故

即当h 増大10倍时，沸腾温差是原来的2.69倍。 （2）如为单相流体对流换热，由D-B 公式可知即

故

即

为的10倍时，

是

的17.8倍。

由布拉修斯公式，故

即

是

的17.8倍时，压强增大了154倍。

故

耗功量増大了2741倍。因此，以増大流速来提高表面传热系数，将使耗功率增大了若干倍，从而增大了换热器的运行成本。

10．竖直管道高20m ，管内径为15mm , 进口温度为25°C 的冷水经管道后被加热到40°C , 冷水的质量流量为0.25kg/s, 水的比定压热容为热系数。

【答案】⑴

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耗功量

试求:①水的加热量为多少？②若考虑

位能，水的总能量增大多少？③设管内壁温度为55°C ，水的平均温度取进出口平均值，求表面传