傳熱學(xué)基本概念知識(shí)點(diǎn)

1、傳熱學(xué)基本概念知識(shí)點(diǎn)1 傅里葉定律：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)單位截面積所傳遞的熱量，正比例于 當(dāng)?shù)卮怪庇诮孛娣较蛏系臏囟茸兓? 集總參數(shù)法：忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡(jiǎn)化分析方法3 臨界熱通量：又稱(chēng)為臨界熱流密度，是大容器飽和沸騰中的熱流密 度的峰值5效能：表示換熱器的實(shí)際換熱效果與最大可能的換熱效果之比6 對(duì)流換熱是怎樣的過(guò)程，熱量如何傳遞的？對(duì)流：指流體各部分之 間發(fā)生相對(duì)位移， 冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞方式。 對(duì)流僅 能發(fā)生在流體中，而且必然伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。對(duì)流兩大類(lèi)：自然對(duì)流 與強(qiáng)制對(duì)流。影響換熱系數(shù)因素：流體的物性，換熱表面的形狀與布置，流速7 何謂膜狀凝結(jié)過(guò)程，不凝結(jié)氣體是如何影響凝結(jié)

2、換熱過(guò)程的？ 蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，如果凝結(jié)液體能很好的潤(rùn)濕壁 面，它就在壁面上鋪展成膜，這種凝結(jié)形式稱(chēng)為膜狀凝結(jié)。 不凝結(jié)氣體對(duì)凝結(jié)換熱過(guò)程的影響： 在靠近液膜表面的蒸氣側(cè)， 隨著 蒸氣的凝結(jié)， 蒸氣分壓力減小而不凝結(jié)氣體的分壓力增大。 蒸氣在抵 達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前， 必須以擴(kuò)散方式穿過(guò)聚集在界面附近的不凝 結(jié)氣體層。因此，不凝結(jié)氣體層的存在增加了傳遞過(guò)程的阻力。 8試以導(dǎo)熱系數(shù)為定值，原來(lái)處于室溫的無(wú)限大平壁因其一表面溫度 突然升高為某一定值而發(fā)生非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程為例， 說(shuō)明過(guò)程中平壁內(nèi) 部溫度變化的情況，著重指出幾個(gè)典型階段。 首先是平壁中緊挨高溫表面部分的溫度很快上升， 而其

3、余部分則仍保 持原來(lái)的溫度，隨著時(shí)間的推移，溫度上升所波及的范圍不斷擴(kuò)大， 經(jīng)歷了一段時(shí)間后，平壁的其他部分的溫度也緩慢上升。主要分為兩個(gè)階段：非正規(guī)狀況階段和正規(guī)狀況階段9 灰體有什么主要特征？ 灰體的吸收率與哪些因素有關(guān)？ 灰體的主要特征是光譜吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)。 灰體的吸收率恒等于同溫 度下的發(fā)射率，影響因素有：物體種類(lèi)、表面溫度和表面狀況。10 氣體與一般固體比較其輻射特性有什么主要差別？ 氣體輻射的主要特點(diǎn)是： （ 1）氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)有選擇性（ 2）氣體輻 射和吸收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的11 說(shuō)明平均傳熱溫壓得意義，在純逆流或順流時(shí)計(jì)算方法上有什么 差別？ 平均傳熱溫壓就是在利用傳熱傳熱

4、方程式來(lái)計(jì)算整個(gè)傳熱面上的熱 流量時(shí)，需要用到的整個(gè)傳熱面積上的平均溫差。純順流和純逆流時(shí)都可按對(duì)數(shù)平均溫差計(jì)算式計(jì)算， 只是取值有所不 同。12 邊界層，邊界層理論 邊界層理論：（1）流場(chǎng)可劃分為主流區(qū)和邊界層區(qū)。只有在邊界層區(qū) 考慮粘性對(duì)流動(dòng)的影響，在主流區(qū)可視作理想流體流動(dòng)。 （ 2）邊界層 厚度遠(yuǎn)小于壁面尺寸 （3）邊界層內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)分為層流與湍流，湍流 邊界層內(nèi)緊靠壁面處仍有層流底層。13 液體發(fā)生大容器飽和沸騰時(shí)，隨著壁面過(guò)熱度的增高，會(huì)出現(xiàn)哪 幾個(gè)換熱規(guī)律不同的區(qū)域？這幾個(gè)區(qū)域的換熱分別有什么特點(diǎn)？為 什么把熱流密度的峰值稱(chēng)為燒毀點(diǎn)？分為四個(gè)區(qū)域： 1、自然對(duì)流區(qū)， 這個(gè)區(qū)域傳熱屬

5、于自然對(duì)流工況。 2、 核態(tài)沸騰區(qū)，換熱特點(diǎn)：溫壓小、傳熱強(qiáng)。 3、過(guò)度沸騰區(qū)：傳熱特 點(diǎn)：熱流密度隨著溫壓的升高而降低，傳熱很不穩(wěn)定。 4、膜態(tài)沸騰 區(qū)：傳熱特點(diǎn)：傳熱系數(shù)很小。由于超過(guò)熱流密度的峰值可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備燒毀， 所以熱流密度的峰值 也稱(chēng)為燒毀點(diǎn)。14 闡述蘭貝特定律的內(nèi)容。說(shuō)明什么是漫射表面？角系數(shù)具有哪三 個(gè)性質(zhì)？在什么情況下是一個(gè)純幾何因子， 和兩個(gè)表面的溫度和黑度 沒(méi)有關(guān)系？ 蘭貝特定律給出了黑體輻射能按空間方向的分布規(guī)律， 它表明黑體單 位面積輻射出去的能量在空間的不同方向分布是不均勻的， 按空間緯 度角的余弦規(guī)律變化： 在垂直于該表面的方向最大， 而與表面平行的 方向?yàn)榱?/p>

6、。光譜吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的表面稱(chēng)為漫射表面。 角系數(shù)的三個(gè)性質(zhì)：相對(duì)性、完整性、可加性。當(dāng)滿(mǎn)足兩個(gè)條件：（1）所研究的表面是漫射的（ 2）在所研究表面的 不同地點(diǎn)上向外發(fā)射的輻射熱流密度是均勻的。 此時(shí)角系數(shù)是一個(gè)純 幾何因子，和兩個(gè)表面的溫度和黑度沒(méi)有關(guān)系。15 試述氣體輻射的基本特點(diǎn)。氣體能當(dāng)灰體來(lái)處理嗎？請(qǐng)說(shuō)明原因 氣體輻射的基本特點(diǎn)： （ 1）氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)具有選擇性（ 2）氣體輻 射和吸收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的。 氣體不能當(dāng)做灰體來(lái)處理， 因?yàn)闅?體輻射對(duì)波長(zhǎng)具有選擇性， 而只有輻射與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體才可以稱(chēng)為 灰體。16 試說(shuō)明管槽內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱的入口效應(yīng)。流體在管內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中， 隨著流

7、體在管內(nèi)流動(dòng)局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)如何變化的？外掠單管的流 動(dòng)與管內(nèi)的流動(dòng)有什么不同管槽內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱的入口效應(yīng)： 入口段由于熱邊界層較薄而具有比 較充分的發(fā)展段高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。入口段的熱邊界層較薄，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較高，且沿著主流方向 逐漸降低。充分發(fā)展段的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較低。外掠單管流動(dòng)的特點(diǎn)：邊界層分離、發(fā)生繞流脫體而產(chǎn)生回流、漩渦 和渦束。18 為什么在給圓管加保溫材料的時(shí)候需要考慮臨界熱絕緣直徑的問(wèn) 題而平壁不需要考慮？ 圓管外敷設(shè)保溫層同時(shí)具有減小表面對(duì)流傳熱熱阻及增加導(dǎo)熱熱阻 兩種相反的作用，在這兩種作用下會(huì)存在一個(gè)散熱量的最大值， ，在 此時(shí)的圓管外徑就是臨界絕緣直徑。而平壁不存

8、在這樣的問(wèn)題。19 為什么二氧化碳被稱(chēng)作“溫室效應(yīng)”氣體？ 氣體的輻射與吸收對(duì)波長(zhǎng)具有選擇性， 二氧化碳等氣體聚集在地球的 外側(cè)就好像給地球罩上了一層玻璃窗： 以可見(jiàn)光為主的太陽(yáng)能可以達(dá) 到地球的表面， 而地球上一般溫度下的物體所輻射的紅外范圍內(nèi)的熱輻射則大量被這些氣體吸收， 無(wú)法散發(fā)到宇宙空間， 使得地球表面的 溫度逐漸升高。20 試分析大空間飽和沸騰和凝結(jié)兩種情況下，如果存在少量不凝性 氣體會(huì)對(duì)傳熱效果分別產(chǎn)生什么影響？原因？對(duì)于凝結(jié)， 蒸氣中的不可凝結(jié)氣體會(huì)降低表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， 因?yàn)樵诳拷?液膜表面的蒸氣側(cè)， 隨著蒸氣的凝結(jié)， 蒸氣分壓力減小而不凝結(jié)氣體 的分壓力增大。 蒸氣在抵達(dá)液膜表面

9、進(jìn)行凝結(jié)前， 必須以擴(kuò)散方式穿 過(guò)聚集在界面附近的不凝結(jié)氣體層。 因此， 不凝結(jié)氣體層的存在增加 了傳遞過(guò)程的阻力。大空間飽和沸騰過(guò)程中， 溶解于液體中的不凝結(jié)氣體會(huì)使沸騰傳熱得 到某種強(qiáng)化，這是因?yàn)椋S著工作液體溫度的升高，不凝結(jié)氣體會(huì)從 液體中逸出，使壁面附近的微小凹坑得以活化，成為汽泡的胚芽，從 而使qA t沸騰曲線(xiàn)向著 t減小的方向移動(dòng)，即在相同的 t下產(chǎn) 生更高的熱流密度，強(qiáng)化了傳熱。21 太陽(yáng)能集熱器的吸收板表面有時(shí)覆以一層選擇性涂層，使表面吸 收陽(yáng)光的能力比本身輻射能力高出很多倍。 請(qǐng)問(wèn)這一現(xiàn)象與吉爾霍夫 定律是否矛盾？原因？ 基爾霍夫定律表明物體的吸收比等于發(fā)射率， 但是這一結(jié)

10、論是在 “物 體與黑體投入輻射處于熱平衡” 這樣嚴(yán)格的條件下才成立的， 而太陽(yáng) 能集熱器的吸收板表面涂上選擇性涂層， 投入輻射既非黑體輻射， 更 不是處于熱平衡， 所以，表面吸收陽(yáng)光的能力比本身輻射能力高出很 多倍，這一現(xiàn)象與基爾霍夫定律不相矛盾。22請(qǐng)說(shuō)明 Nu、Bi 的物理意義， Bi 趨于 0和趨于無(wú)窮時(shí)各代表什么樣 的換熱條件？Nu 數(shù)表明壁面上流體的無(wú)量綱溫度梯度Bi 表明固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與界面上換熱熱阻之比Bi 趨于 0 時(shí)平板內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻幾乎可以忽略，因而任一時(shí)刻平板中 各點(diǎn)的溫度接近均勻， 并隨著時(shí)間的推移整體的下降， 逐漸趨近于外 界溫度。Bi 趨于無(wú)窮時(shí)，表面的對(duì)流換熱熱阻幾乎可以忽略，因而過(guò)程一開(kāi) 始平板的表面溫度就被冷卻到外界溫度， 隨著時(shí)間的推移， 平板內(nèi)部 各點(diǎn)的溫度逐漸下降而趨近于外界溫度。23 舉例說(shuō)明什么是溫室效應(yīng)，以及產(chǎn)生溫室效應(yīng)的原因 位于太陽(yáng)照耀下被玻璃封閉起來(lái)的空間， 例如小轎車(chē)、 培養(yǎng)植物的暖 房等，其內(nèi)的溫度明顯地高于外界溫度，這種現(xiàn)象稱(chēng)為溫室效應(yīng)。這 是因?yàn)椴Ａ?duì)太陽(yáng)輻射具有強(qiáng)烈的選擇性吸收性， 從而大部分太陽(yáng)輻 射能穿過(guò)玻璃進(jìn)入有吸熱面的腔內(nèi)， 而吸熱面發(fā)出的常溫下的長(zhǎng)波輻 射卻被玻璃阻隔在腔內(nèi)，從而產(chǎn)生了所謂的溫室效