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一、简答题

1． 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。

2． 时间常数是从什么导热问题中定义出来的？它与哪些因素有关？同一种物体导热过程中的时间常数是不是不变的？

【答案】时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为

从中不难

看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的。

3． 随着肋片的高度增加，换热器的体积、质量和成本增加，换热量也在増加，考虑上述因素应如何确定肋片高度? 如果不考虑经济性，肋片是否越高越好？

【答案】（1）不同材料的体积、质量和成本不一样，不同场合和用途对体积、质量和成本的重视程度也不一样。所以肋片高度的确定标准也不一样。就体积因素而言，对于等截面直肋，耗材

设:

（体积不变的情况下），则:

令

整理得:

解此超越方程:

即

mH 是一个无量纲参数，该值表示H 与m 间的制约关系。不同材料，不同截面形状，不同换热条件，m 不同，所以H 也不相同。

（2）不考虑经济因素时，肋片也并非越高越好。因为肋片散热量与mH 的双曲正切成正比，而双曲正切是以1为极值的单调増加函数，mH=l.5时其值已超过0.9。

二、计算题

4． 如图所示，表面1和3与表面2和4分别组成了两个垂直的面，且数

试求角系

图

【答案】首先由角系数可加性

由角系数分解性

由角系数互换性

由对称性

有

联立式（1）〜式（4）求出

5． 某套管式换热器，内管内径为100mm , 外径为108mm ，其导热系数在内管内流过，温度从60℃降低到39℃，表面传热系数

的冷水在套管间（内管外）流过，温度从15℃被加热到40℃，表面传热系数

热介质

质量流量为0.2kg/s

试求:（1）该换热器的管长；（2）换热器最大可能传热量；（3）该换热器的效能；（4）传热单元数。

【答案】（1）求管长1:

因

流型必然为逆流

故

（2）求

故

（3）求NTU :

由

推得