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一、简答题

1． 大容器沸腾换热过程有哪几个主要的区域，并指出临界热流密度在什么情况下会对加热壁面造成损坏？

【答案】大容器沸腾换热过程有四个主要的区域，分别是:自然对流沸腾区、核态沸腾区、过渡沸腾区和膜态沸腾区。

由于到达临界热流密度后加热壁面温度的升高反而使热流密度下降，直至进入稳定膜态沸腾后换热热流密度才随热流密度的升高而再次増加，但此时加热壁面温度已相当高。这样，在控制热流密度的加热过程中，当加热热流密度高于临界热流密度后就会引起壁面温度的急剧升高，从而会造成加热壁面的损坏（如电加热、核反应堆燃料棒的加热过程）。因此，在实际工作中应避免沸腾换热的设备运行在临界热流密度附近。如果是控制加热壁面温度的加热过程就不会出现上述现象，也就不必控制临界热流密度。

2． 何谓肋片效率？采用加装肋片来强化换热，对肋片的选材、肋片的形状和肋片效率有何要求？

【答案】肋片效率为肋片的实际散热量与假设整个肋片温度都与肋根温度相同时的理想散热量之比。肋片效率的主要影响因素有:

（1）肋片材料的热导率:热导率愈大，肋片效率愈高； （2）肋片高度:肋片愈高，肋片效率愈低； （3）肋片厚度:肋片愈厚，肋片效率愈高； 表面传热系数:表面传热系数愈大，肋片效率愈低。

3． 何谓物理现象相似？两个对流换热现象相似的条件是什么？相似原理对解决传热问题有何意义？

【答案】（1）物理现象相似的定义：如果同类物理现象的所有同名的物理量在所有对应瞬间、对应地点的数值成比例，则称物理现象相似。

（2）物理现象相似的条件：①司类物理现象；d 单值性条件相似；③司名已定特征数相等。 （3）相似原理是指导如何对传热问题进行实验研究的理论，回答了3个问题：①何安排实验；②如何整理实验数据；③实验结果的应用范围。

4． 为什么热量传递和动量传递具有相似性？雷诺类比适用于什么条件？

【答案】（1）通过边界层分析，得到的边界层动量微分方程式和能量微分方程式形式完全一致，且各自对应的边界条件也是相同的，说明边界层中的速度分布和温度分布具有类似的规律。由于边界层中存在温度梯度，因此产生了热量的传递，传递的热量具体体现为热流密度q ；由于同时存在速度梯度，因此产生了动量传递，传递的动量具体体现为黏性应力

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温度分布与速度分

布的相似性说明热量传递与动量传递具有相似性。

（2）雷诺类比适用于Pr=l的流体。

5． 太阳能集热器采用选择性表面涂层，它对太阳辐射的吸收率为0.9, 它本身的发射率为0.3, 这一现象是否违背基尔霍夫定律？为什么？

【答案】（1）这一现象与基尔霍夫定律不矛盾。 （2）原因:基尔霍夫定律的基本表达式为表面的定向光谱发射率等于它的定向光谱吸收比。

太阳能集热器的吸收板表面上覆盖的选择性涂层，它所吸收的阳光来源于太阳，它对阳光的吸收比是针对太阳温度而言的; 而它本身的发射率是针对其自身的温度。太阳的温度与太阳能集热器吸收板表面的温度显然不同。温度不同使阳光与太阳能集热器吸收板表面自身辐射的光谱分布也不同。所以，这种选择性涂层能使表面吸收阳光的能力与本身辐射的能力不一样与基尔霍夫定律并不矛盾。

6． 简述温室效应是怎么回事？

【答案】（1）对于普通玻璃、塑料薄膜、非对称的双原子气体及多元子气体等介质，可以透射可见光，但可以阻隔红外线。

（2）当可见光透射过这些介质后，被这些介质包围的固体吸收； （3）另一方面，固体的温度相对较低，发出的辐射能绝大部分是红外线。

（4）红外线无法透过这些介质，使得被这些介质包围的固体的温度升高。这就是温室效应。 7 一维无限大平壁的导热问题，，．两侧给定的均为第二类边界条件能否求出其温度分布? 为什么？

【答案】（1）一维无限大平壁的导热问题，两侧给定的均为第二类边界条件，不能求出其温度分布。

（2）因为第二类边界条件所对应的是温度曲线的斜率，与绝对温度没有对应关系。

8． 解释边界层中

【答案】边界层中

的物理意义。

的物理意义是指沿壁面法线方向压强p 并不发生变化，边界层外主

，它表明:在热平衡条件下，

流区压强变化的规律可推广应用到边界层内。

9． 什么叫时间常数？试分析测量恒定的流体温度时对测量准确度的影响。

【答案】（1）

具有时间的量纲，称为时间常数；

对测量准确度的影响：数值上等于过余温度为初始过余温度

（2）

测量恒定的流体温度时的0.368

时所经历的时间。准确度越高。

越小，表示物体热惯性越小，到达流体温度的时间越短。测温元件

的时间常数大小对恒温流体的测量准确度没有影响，对变温流体的测量准确度有影响，越小，

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10．热量、热流量与热流密度有何联系与区别？

【答案】（1）①热量Q ，其单位为J （kJ ）; ②热流量传递的热量，又称传热速率；③热流密度q ，其单位为积所传递的热量。

（2）如记为传热时间，则三者间有如下的关系:

式中，A 为传热面积，

其单位为W （kW ）,

是单位时间内

q 是单位时间内通过单位面

二、计算题

11．求传热过程的总热阻、传热系数、散热量和内外表面温度。已知:

室内温度

【答案】

因故

12．试计算下面两种尺寸相同的等厚直肋的肋效率，肋高H=25mm，厚度

①铝肋：导热系数②钢肋：导热系数【答案】①铝肋：

②钢肋：

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室外温度

墙的导热系動

内壁表面传热系数

，外壁传热系数

表面传热系数