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一、简答题

1． 写出基尔霍夫定律的数学表达式，说明其含义及适用条件。

【答案】

表明善于吸收的物体必善于发射，反之亦然。适用条件:实际物体与黑体投

射辐射处于热平衡，或者为灰体。

2． 冰箱长期使用后外壳上易结露，这表明其隔热材料性能下降。

你知道其道理吗？（提示:冰箱隔热材料用氟利昂发泡，长期使用后氟利昂会逸出，代之以空气）

【答案】冰箱隔热材料为用氟利昂作发泡剂的聚氨脂泡沫塑料，其导热系数要比一般保温材料小。由于孔中氟利昂气体导热系数较低，随着使用时间的延长，气孔中氟利昂逐步逸出，环境中的空气取而代之。由于空气的导热系数是氟利昂的

倍，进入空气的隔热材料导热系数增大，

致使冰箱保冷性能下降。

3． 结合非稳态导热分析解的形式，分析热扩散率在非稳态导热中的作用。

【答案】从分析解形式可见，物体的无量纲过余温度是傅里叶数的负指数函数，即表示在相同尺寸及换热条件下，热扩散率越大的物体到达指定温度所需的时间越短，这正说明热扩散率所代表的物理含义。

4． 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，

热度

5． 为什么用普朗特数度？

【答案】普朗特数

分子表征了流体由于分子运动而扩散动量的能力，这一能力越大，

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

可以定性地判断流体外掠平板时的速度边界层和温度边界层的相对厚

粘性的影响传递的越远，速度边界层越厚；分母则表征了热扩散的能力，因此，两者相比，基本上可以反映边界层的相对厚度。

6． 试说明用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想。

【答案】用热平衡法对节点建立温度离散方程的基本思想是用有限小元体代替微分分析中的无限小微元体，用傅里叶定律写出与周边元体的导热量，由净导热量与内热源量和内能增量之间的能量平衡关系得到节点方程。

二、计算题

7． 某套管式换热器，内管内径为100mm , 外径为108mm ，其导热系数在内管内流过，温度从60℃降低到39℃，表面传热系数

的冷水在套管间（内管外）流过，温度从15℃被加热到40℃，表面传热系数

试求:（1）该换热器的管长；（2）换热器最大可能传热量；（3）该换热器的效能；（4）传热单元数。

【答案】（1）求管长1:

因

流型必然为逆流

故

（2）求

故

（3）求NTU :

由

推得

热介质

质量流量为0.2kg/s

8． 平板稳态导热，导热系数为定值，两侧壁温分别为

及

。定性画出均布内热源

三种情况下壁内的温度分布曲线。

【答案】如图所示。

图

9． 某砖墙壁厚

其导热系数为

已知壁两侧温度分别为

其他参数数值

试计算墙壁的导热热阻和热流密度。如果将壁厚改为

不变，热流密度提高多少？

【答案】砖墙墙壁的导热热阻为

由式

得热流密度为当墙壁厚度变为导热热阻由式（1）得

时，

可以看出，热流密度明显提高，其增加率为:

10．质量流量为其比定压热容油。出口处水温阻总共为

【答案】传热量为:水的质量流量:

的变压器油在螺旋盘管中流过，油温从

进口温度为水的比定压热容

被冷却至

。水侧表面传热系数为

，

的冷水在盘管外流动用来冷却变压器。钢盘管的导热系数为

，污垢热

，油侧表面传热系数为

的最小长度、盘数与水的质量流量。

。若盘管的直径为0.4m ，管的外径x 壁厚为57mmx3.5mm 。求螺旋盘管