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一、简答题

1． 用一支插入装油的铁套管中的玻璃水银温度计来测量储气筒里的空气温度，请分析如何减小测试误差。

【答案】（1）选用导热系数更小的材料作套管； （2）尽量增加套管高度，并减小壁面导热系数； （3）强化套管与流体间的换热； （4）在储气筒外包以保温材料。

2． 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

而多孔空心砖中充

可见，空

心砖是很好的绝热材料。寒冷地区建房用多孔空心砖好。

3． 非稳态导热采用显式格式计算时会出现不稳定性，试述不稳定性的物理含义。如何防止这种不稳定性？

【答案】（1）不稳定性的物理含义是指在显式格式离散方程中，后一时刻的温度取决于前一时刻的温度，同一节点温度前的系数有出现负值的可能性。如果出现负值，就意味着该点温度在前一时刻温度越高，则后一时刻温度将越低，甚至会出现比周围节点温度还要低的现象，这违背了热力学第二定律。

（2）为防止这种导致数值计算不稳定性的现象发生，要求空间网格

和时间网格

的选取

必须满足一定的条件，从而使同一节点的离散系数不出现负值。

4． 在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率？在什么情况下否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？

【答案】（1）对于漫-灰表面（2）当

反之则

时，并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律的基本表达

？当时，是

式为

5． 何谓肋片效率？采用加装肋片来强化换热，对肋片的选材、肋片的形状和肋片效率有何要求？

【答案】肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热

量之比。肋片效率的主要影响因素有:

（1）肋片材料的热导率:热导率愈大，肋片效率愈高； （2）肋片高度:肋片愈高，肋片效率愈低； （3）肋片厚度:肋片愈厚，肋片效率愈高； 表面传热系数:表面传热系数愈大，肋片效率愈低。

6． 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。

二、计算题

7． 如果圆筒壁外表面温度比内表面温度高，请定性绘制出壁内的温度分布曲线。

【答案】圆筒壁的温度分布为：

所以，温度分布曲线为单增曲线，且为上凸曲线。

8． 如图所示，表面1和3与表面2和4分别组成了两个垂直的面，且数

试求角系

图

【答案】首先由角系数可加性

由角系数分解性

由角系数互换性

由对称性

有

联立式（1）〜式（4）求出

9． 一套管式换热器，热流体进、出口温度分别为65℃及40℃，冷流体进口温度为15℃，冷流体的热容量

是热流体的0.8。求:

（1）该换热器是逆流式还是顺流式？ （2）该换热器的对数平均温差。 （3）换热器效能

得:

该换热器是逆流式。

（2）对数平均温差:（3）因为

10．临界雷诺数平均换热准则关联式。

【答案】外掠平壁湍流换热时，如壁面足够长，壁前面部分为层流区域，以后发展为湍流区域，全壁长范围内的平均表面传热系数应按层流段和湍流段以加权平均的方法求解。

层流：

湍流：

其中

则:

试推导出代替

【答案】（1）根据热平衡方程

的外掠平壁湍流

考虑到层流段的影响后，平壁湍流边界层平均表面传热系数计算式为：