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一、填空题

1． 肋效率的定义是_____，当肋片高度为_____时肋效率达到100%。 【答案】

2． 锅炉炉墙外墙与大气间的换热是_____。

【答案】对流换热

3． 自然对流在_____条件下发生自模化现象，此时表面传热系数与_____无关。

【答案】湍流；特征长度

4． 某一直径为0.1m 、初始温度为300K 的轴，其密度为，导热系数为，；零 比热为541J/（kg ·K ）。将该轴置于温度为1200K 的加热炉中，其表面对流换热系数为

，则其时间常数为_____; 要使其中心温度达到800K ，则放入加热炉内约需要加热

_____分钟（用几种参数法）。

【答案】1059.3s ; 859.02s

【解析】先检验是否可用集中参数法，根据毕渥数的定义可知：

可以采用集中参数法。

根据时间常数的定义可知：

把计算可得时间常数为：、 、d=0.1m代入上式，

根据集中参数法温度场的分析解，可得：

。 把

5． 方程是_____微分方程，式中的参数是_____。 、t=800K、代入上式，可得：、

【答案】二维、稳态、无内热源、不可压缩、常物性的对流传热能量守恒；热扩散率

6． 导温系数描述了物体_____的能力。

【答案】传播温度变化的能力

7． 大容器核态沸腾的主要换热特点为_____、_____两种。

【答案】稳压小；传热强

8． 流体流过弯曲管道或螺旋管时，对流换热系数会_____，这是由于_____。

【答案】增大；流体流过弯曲管道或螺旋管时，加强了流体的扰动与混合，引起二次环流而强化换热

9． 强制对流换热系数大小与流体的物性有关，影响它的流体物性有_____。 【答案】

【解析】分析流体物性对强制对流换热系数大小的影响，需要考查相适用的实验关联式。以管槽内湍流强制对流传热为例，Dittus-Boelter 公式为最普遍的关联式：

其中

，整理后可得：

。

，当换热器顺流布置时，由上式可知，影响强制对流换热系数大小的流体物性有： 10．已知热流体进出口温度分别为，冷流体进出口温度为

表示） 【答案】 对平均温差表达式为_____; 当换热器逆流布置时，其对数平均温差表达式为_____。（请以

【解析】不论顺流、逆流，平均温差可以统一用以下计算式表示:

对于顺流布置来说，最大温差、最小温差为

:

所以对流平均温差表达式为:

对于逆流布置来说，最大温差、最小温差为

:

所以对流平均温差表达式为:

二、简答题

11．什么是“半无限大”物体？半无限大物体的非稳态导热存在正规状况阶段吗？

【答案】（1）所谓“半无限大”物体，是指平面一侧空间无限延伸的物体。

（2）因为物体向纵深无限延伸，初始温度的影响就远不会消除，所以半无限大物体的非稳态导热不存在正规状况阶段。

12．为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？

【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收

，，黑色表面有利于吸收可见光（属于短波辐射）；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。

两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。

（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面

，由基尔霍夫定律，反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不需要做成黑色。

13．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。

14．管内受迫对流换热时，对于横管和竖管中流体被加热和被冷却，自然对流的影响各有什么不同？什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响？

【答案】（1）对于横管，流体不管被冷却还是被加热，都将有利于换热。因为当横管中流体被冷却时，由于管心温度高于管壁，将形成管心向上而沿管壁向下的垂直于受迫流动方向的环流；而当横管中流体被加热时，由于管心温度低于管壁，将形成由管心向下而沿管壁向上的垂直于受迫流动方向的环流；由于都形成了环流，加强了边界层的扰动，所以都将有利于换热。

对于竖管，当流体向上流动时，如果流体被冷却，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反，这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热；如果流体被加热，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热。当流体向下流动时，则自然对流对换热的影响与流体向上流动正好相反。如流体被冷却，则自然对流与受迫对流同向，有利于换热；如果流体被加热，则在管中心受迫对流与自然对流同向，而靠近壁面处两者方向相反。这样管中心的速度比原来的大，而管壁面处则比原来的小，不利于换热。

（2）至于什么情况下应考虑自然对流对受迫对流的影响，可通过惯性力和浮升力数量级的对比进行判断，一般，当时，就应考虑自然对流的影响。