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一、简答题

1． 在什么条件下物体表面的发射率等于它的吸收率否意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律？

【答案】（1）对于漫-灰表面（2）当

反之则

时，并不意味着物体的辐射违反了基尔霍夫定律，因为基尔霍夫定律的基本表达

？在什么情况下

？当

时，是

式为

2． 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 。

3． 冬天，房顶上结霜的房屋保暖性能好，还是不结霜的好？

【答案】（1）同样的室温条件下，房顶上结霜的房屋保暖性能好。

（2）原因是结霜屋顶的热阻更大，使得其外表面温度较低，因而保暖性能好。

4． 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。

5． 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。

6． 图中是强化相变（凝结、沸腾）传热管示意图，试分析哪一种是凝结传热管，哪一种是沸腾传热管，为什么？

图 凝结（沸腾）传热管

【答案】图（a ）为凝结传热管。利用在表面张力的作用下，尖峰能够减薄液膜的原理，凝结 液会向尖峰中间的凹槽聚集，从而使尖峰处的液膜很薄，同时凹槽的结构有利于迅速排除凝结液。

图（b ）为沸腾传热管。传热管表面形成的众多孔隙结构，最容易产生汽化核心，有利于气泡的形成和发展，进而强化沸腾换热。

二、计算题

7． 直径为0.1mm ，长度为lm 的电阻丝水平地置于30℃的静止空气中，试问在不计辐射换热的情况下它每米长度上能承受的最大散热量是多少？如果考虑辐射换热，这一最大散热量朝哪个方向变化？该电阻丝的熔点为970℃。

附注：

（1）空气在水平圆柱体外自然对流换热的准则式：

（2）500℃空气的物性参数

：

【答案】最大散热量为相应于熔点温度下的表面换热量，有：

考虑辐射换热后，在同样壁温下增加了辐射换热量，可承受的热负荷可大大增加。

8． 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:

9． 垂直列上有20排管的顺排冷凝器，水平放置，求管束的平均表面传热系数与第一排的表面传热系数之比值。

【答案】对于单排水平圆管，

对于水平管束

10．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:

和测得