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一、简答题

1． 空调和制冷用的冷却器，其管外装的肋片往往制成百叶窗式肋片，如图所示。试问肋片做成这种形式的意义？

图

【答案】空气流过平直肋片时，随着流程的增长，边界层会增厚，表面传热系数会减小。将其做成百叶窗式，可使流体流经肋片的边界层破坏，使边界层减薄。同时，流体脱离百叶窗式肋片后产生分离状扰动。这些均能强化传热。

2． 对于第一类边界条件的稳态导热问题，其温度分布与导热系数有没有关系？

【答案】导热问题的完整数学描述包括导热微分方程和定解条件。在导热系数为常数的稳态导热问题中，只有第一类边界条件下的无内热源稳态导热问题的分析解才与导热系数没有关系，即导热系数只影响热流量，而不影响温度场。

3． 什么叫非稳态导热的正规状况阶段？这一阶段有什么特点？

【答案】（1）非稳态导热的正规状况阶段是指非稳态导热过程进行到一定程度，初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍随时间变化，但各点过余温度的比值已与时间无关，亦即无量纲过余温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。

（2）非稳态导热正规状况阶段的特点：这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。

4． 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。

5． 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。

6． 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 。

二、计算题

7． 位于寒冷地区的一大直径输油管的外径为lm ，壁厚45mm ，油管外侧绝热良好。未送油前油，，管温度为-20℃然后80℃的热油突然流经该油管与内壁间的表面传热系数内油管单位长度上所吸收的热量。输油管的称面，

可把该问题视作半厚

的无限大平壁的非稳导热。

①输油5min 后油管外表面的温度：

②输油5min 后内表面的瞬时热流密度：

试

确定：①输油5min 后油管外表面的温度；②输油5min 后内表面的瞬时热流密度；③输油5min

【答案】由题意知输油管长度、周长远大于其厚度，由于输油管外侧绝热，以绝热面作为对

③输油5min 内油管单位长度上吸热量：

8． 写出无限长的长方柱体热系数为常数；内热源强度为热量，y=0处的表面保持恒定温度

二维稳态导热问题完整的数学描述。长方柱体的导

在x=0处的表面绝热，x=a处表面吸收外界温度为的流体的y=b处的表面对温度为0的流体放出热量。

【答案】由题意知，该问题的导热微分方程为：

边界条件：

9． 试画出冷凝器和蒸发器中，两种流体温度随换热面积（沿程）的变化关系。

【答案】如图1、图2所示。

图1图2