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一、简答题

1． 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。

2． 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。

3． 试说明数的物理意义。及各代表什么样的换热条件？有人认为，代表了绝热工况，你是否赞同这一观点，为什么？

【答案】（1）（2）①求解；②

（3）认为

数的物理意义是物体内外热阻之比的相对值。

时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。

代表绝热工况是不正确的，

的工况是指边界热阻相对于内部热阻较大，

而绝热工况下边界热阻无限大。

4． 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。

5． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。

【答案】用一只手握住盛有热水的杯子，手所感受到的是杯子外壁面的温度。不搅拌时，杯中的水与杯子间为自然对流传热，这种情况下的对流传热系数相对较小，杯子外壁面的温度相对较低；当另一只手用筷子快速搅拌热水，水在杯中随着搅拌而旋转，水与杯子间的换热为强制对流换热，对流传热系数增大，水与杯子间的换热量增加，杯子外壁面的温度升高，因此握杯子的手会显著地感到热。

6． 简述气体辐射的特点。

【答案】气体辐射对波长有选择性；气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。

二、计算题

7． 蒸汽管道的外径热系数

准备包两层厚度都是15mm 不同材料的热绝缘层。a 种材料的导b 种材料的导热系数

在蒸气管道内表面温度和

a 在里层，绝缘层最外表面温度之差保持不变的情况下，试问下列两种方案哪种散热量较小：（1）b 在外层；（2）b 在里层，a 在外层；哪一种好？为什么？

【答案】当a 在里层，b 在外层时，其产生的热阻为：

当b 在里层，a 在外层时，其产生的热阻为：

因此，

故

所以，第一种情况的保温效果好，而且在相同保温要求下，若采取

该保温措施，其费用也会降低。

8． 如图1所示系统，板1和板2被包壳包围，板2与板1的相对位置有:A （与板1靠得很近且与板1平行）、B （与板1垂直）及C （与板1在同一平面上）三种。

图1

（1）画出三种情况下整个系统的辐射换热网络图。

（2）板2处于位置5, 且板2为黑表面，包壳面积远远大于板1与板2面积时整个系统的辐射换热网络图。

（3）写出第（2）种情况下，板1和板2间辐射换热量的表达式。

【答案】（1）ABC 三种情况下的辐射换热网络图分别如图2、图3、图4所示。

图

2

图

3

图4

（2）如图5所示。