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一、判断题

1． 传热过程的传热削弱总是通过减小两侧对流换热来实现的。（ ）

【答案】错

2． 在平壁与圆筒壁外面敷设隔热材料。总是可以起到减小其散热量的作用。（ ）

【答案】错

【解析】对于平壁通过敷设隔热材料，由于增加了传热阻力，因而能起到减少散热量。但对于圆筒壁，通过敷设隔热材料，一方面増加导热阻力，另一方面降低了对流传热阻力，因而存在临界热绝缘直径，使得散热量达到最大。

3． 自然对流换热且流态为揣流时，在其他条件不变的情况下，圆管水平放置和竖直放置其平均对流换热系数相等。（ ）

【答案】对

4． 当发生饱和沸腾时，液体主体温度高于大容器壁面温度

【答案】错

【解析】当发生饱和沸腾时，存在壁面过热度，即壁面表面温度与液体饱和温度的温差。

5． 对于对流换热，如果流体的温度高于壁面温度，流体总是被冷却。（ ）

【答案】错

（ ）

二、简答题

6． 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，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。

7． 夏季在维持20°C 的空调教室内听课，穿单衣感觉很舒适，而冬季在同样温度的同一教室内

听课却必须穿绒衣。假设湿度不是影响的因素，试从传热的观点分析这种反常的“舒适温度”现象。

【答案】夏季人体的散热量为:

冬季人体的散热量为:

式中:

射换热量

；分别为夏季和冬季人体的总散热量；分别为夏季人体的对流换热量与辐分别为冬季人体的对流换热量与辐射换热量。

所以在室这种反常的“舒适温度”现象是由于冬夏两季室内的风速变化不大，

因此对流换热量但由于人体与围护结构内壁面的温差冬季远大于夏季，辐射换热量

温相同时，说明人体冬季散热量更多，为维持热舒适，冬季应多穿或者穿厚一些的衣物。

8． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就被烧坏。试用传热学的观点分析这一现象。

【答案】用错制的水壶烧开水时，由于壶内水与壶内表面之间的对流换热系数远远大于壶外空气与壶外表面间的对流换热系数，根据传热过程的特点，水壶的温度近似等于壶内水的温度，而壶内水的温度不超过100℃，因此水壶不会被烧坏；而一旦壶内的水烧干后，壶内壁面与空气发生自然对流传热，表面传热系数较小，此时水壶壁面温度接近于火焰的温度，而火焰的温度非常高，高于铝的温度极限，水壶很快就被烧坏。

9． 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，

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热度

10．温度同为20℃的空气和水，假设流动速度相同，当你把两只手分别放到水和空气中，为什么感觉却不一样？

【答案】尽管水和空气的流速和温度相同，由于水的密度越为空气的1000倍，而动力粘度则相差不多，在相同的特征尺度下，所当将手放入水中的以雷诺数要远大于放入空气中的雷诺数，因此，放入水中的努赛尔数大，另一方面，又由于水的导热系数大于空气的导热系数，所以，当将手放入水中时的对流换热系数远远大于放入空气中的对流换热系数，因此，感觉却不一样。

11．叙述理论求解表面传热系数的基本途径。

【答案】对于常物性流体的对流换热问题，温度场与速度场可分别独立求解，属于非耦合问题。理论分析求解表面传热系数的基本途径是：

（1）由连续性方程和动量微分方程结合定解条件求出速度场；

（2）已知速度场后，由能量方程结合定解条件求出温度场；

（3）由对流换热过程微分方程式求出局部表面传热系数；

（4）由积分方式求出平均表面传热系数。

如物性随温度变化，温度场与速度场必须联立求解，属于耦合问题。

12．两滴完全相同的水珠分别落在120℃和400℃的铁板上，哪一滴先汽化掉，说明原因。

【答案】落在120℃铁板上的水珠先汽化。因为120℃铁板上的水珠在核态沸腾区换热强，400℃铁板上的水珠位于稳定膜态沸腾，热量要经过热阻较大的气膜，换热系数非常小。

13．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 。

14．试说明集总参数法的物理概念及数学上处理的特点。

【答案】（1）集总参数法的物理概念是指当内外热阻之比趋于零时，影响换热的主要环节是在边界上的换热能力，而内部由于热阻很小而温度趋于均匀，以至于不需要关心温度在空间的分布，温度只是时间的函数；

（2）集总参数法数学上处理的特点：数学描述上由偏微分方程转化为常微分方程，大大降低了求解难度。

15．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。

三、计算题

16．在1所示的极坐标系中画出黑体的定向黑度随空间的变化规律。

图1

【答案】黑体的定向黑度随空间的变化规律如图2所示。