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一、简答题

1． 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，不至使人产生吹冷风的感觉。

2． 水和同温空气冷却物体，为什么水的表面传热系数比空气大得多？

【答案】（1）水的导热系数比同温度下空气的导热系数大20多倍，其以导热方式传递热量的能力比空气强；

（2）水的比热容比空气的比热容大得多，

常温下水的

面传热系数比空气大得多。

3． 什么是非稳态导热问题的乘积解法，该解法使用条件是什么？

【答案】（1）对于二维或三维非稳态导热问题的解等于对应几个一维问题解的乘积，其解的形式是无量纲过余温度，这就是非稳态导热问题的乘积解法。

（2）非稳态导热问题的乘积解法使用条件是恒温介质，第三类边界条件或边界温度为定值、初始温度为常数。

4． 试说明“无限大”平板的物理概念，并举出一两个可以按无限大平板处理的非稳态导热问题。

【答案】（1）所谓“无限大”平板，是指其长宽尺度远大于其厚度尺寸，从边缘交换的热量可以忽略不计，当平板两侧温度均匀时，热量垂直于板面方向流动。

（2）薄板两侧均匀加热或冷却，以及炉墙或冷库的保温层导热等情况可以按无限大平板处理。

5． 根据数量级分析，边界层连续性方程并未得到简化，为什么？

【答案】边界层连续性方程并未得到简化充分说明y 向的速度v 与边界层厚度属同一数量级的微小量。

6． 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:

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而空气的

两者相差悬殊，水以热对流方式转移热量的能力比空气大得多，因此水的表

当忽略液柱静压差时，

由热平衡条件可知，

热度

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

二、计算题

7． 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

试推导出代替

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：

其中

故

取

时，

代入上式，整理后得：

取

时，

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此时：

8． 某一房间维持室内温度假定房间内壁表面温度在冬天和夏天分别为

室内有一小物体，其外表面和空气间的自然对流表面传热系数为

物体外表面的平均温度为物体外表面与房间内墙壁之间的系统福射系数为. ，试计算该物体在冬天和夏天的热损失。

【答案】物体表面与室内空气之间的自然对流换热热流密度为:

冬天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:

夏天物体与室内壁面之间的辐射换热热流密度为:

物体在冬天和夏天的热损失分别为:

9． 如图1所示，一房间墙壁壁厚

已知房间内空气温度为

外表面的空气对流表面传热系数分别为围环境物体之间的系统辐射系数为

面积

和

其导热系数为

壁内

。假定外墙表面与周

和测得

外部环境（空气和物体）温度为

试求通过该墙壁的散热量。

图1

【答案】方法一:设房间墙壁内、外表面的温度分别为室内空气与墙内表面的对流换热量为:

墙壁的导热量为:

墙外表面与室外空气的对流换热量为:

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和