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一、简答题

1． 掠平壁层流边界层内，为什么存在壁面法线方向（y 向）的速度v?

【答案】y 向的速度v 是由于边界层不断増厚，所排挤掉的流体产生的速度。

2 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。

3． 推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描写，而由后者解出的却是近似解？

【答案】差分方程与微分方程的主要区别是前者用有限小量代替了后者的无限小量，前者用各离散点参数代替了后者的连续参数。实际上物体中的物理参数是时间和空间的连续函数，所以，微分方程是精确解，而差分方程是近似解。

4． 由导热微分方程可见，非稳态导热只与热扩散率有关，而与导热系数无关。你说对吗？（提示：导热的完整数学描述为导热微分方程和定解条件）

【答案】上述观点不对。因为热扩散率中含有导热系数，而且导热问题的完整数学描述不仅包括控制方程，还包括定解条件，第二或第三类边界条件中都隐含着导热系数的影响。

5． 为什么太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面，而辐射采暖板不需要做黑色？

【答案】（1）①太阳灶要求吸收太阳辐射的能量要多，而太阳辐射射线的能量主要位于短波范围，最佳的太阳灶受热面应是部分光谱全部吸收

，

，黑色表面有利于吸

；②另一方面太阳灶要求本身辐射出去的能量要尽量少，而太阳灶本身收可见光（属于短波辐射）

辐射出去的能量因温度不是太高主要位于长波部分，粗糙表面能使长波辐射投射到自身而减少辐射热损失。

两方面综合，粗糙的黑色表面吸收太阳能最多，损失的长波辐射最少。把太阳灶的受热面做成粗糙的黑色表面能基本满足上述要求，因此，太阳灶的受热表面要做成粗糙的黑色表面。

（2）对于辐射采暖板，其表面温度不高，大部分福射射线的能量位于长波范围。此时，采用粗糙的黑色表面

，需要做成黑色。

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由基尔霍夫定律，反而阻碍其散热，因此辐射采暖板不

6． 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。

二、计算题

7． 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

8． 直径为57mm 的管道，管道外表面温度为100℃，将它用导热系数为该保温层材料至少有多厚？

【答案】

已知

所以，

则可得：

9． 在一台缩小成为实物的1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃的空气的加热过程。实物中空气的平均速度为6.03m/s，问模型中的流速应为多少？若模型中的平均表面传热系数为

求相应实物中的值。在这一实验中，模型与实物中Pr 并不严格相等，

可近似视为常数，故

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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

的石棉

硅藻土材料保温。保温后保温层外表面温度不超过40℃，每米管道最大热损失不超过70W ，试问

则:

你认为这样的模化实验有无实用价值？

【答案】对于空气受迫流动换热，

。要使模型实验结果能

够推广使用，必须符合物理现象相似条件，同名相似准则必须相等，即

时

:

时

:

由于

故

又

故模型流速为:

1和2属于彼此相似的现象，因此

即

故:

空气的

数变化不大，模化实验遵循相似理论的基本原理，可推广使用到

数近似相等的流

体换热现象中，具有实用价值。

10．某采暖房间的尺寸为

已知屋顶内表面温度

间四周壁面和地板平均温度

时的物性参数为

:

限空间自然对流换热准则关联式为:

房间屋顶为厚度

表面发射率

表面发射率

的平屋顶,

平屋顶材料导热系数房间室内空气温度

已知空气在

无房

求屋顶外表面温度

式中系数c 和n 如下表:

表系数c 和n 表

【答案】（1）求屋顶内表面与空气间的对流换热量:

属紊流，查表，冷面朝下，

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