傳熱學第四版重點復習題

1、1.試寫出導熱傅里葉定律的一般形式，并說明其中各個符號的意義。答：傅立葉定律的一般形式為：b gradtf，其中：gradt為空間某點的溫度梯度；n是通過該點的等溫線上的法向單位矢量，指向溫度升高的方向；q為該處的熱流密度矢量。2. 已知導熱物體中某點在x,y,z三個方向上的熱流密度分別為qx,qy及qz，如何獲得該點的 熱密度矢量?答：q qx i qy j qz k，其中i，j，k分別為三個方向的單位矢量量。3. 試說明得出導熱微分方程所依據(jù)的基本定律。答：導熱微分方程式所依據(jù)的基本定律有：傅立葉定律和能量守恒定律。4. 試分別用數(shù)學語言將傳熱學術(shù)語說明導熱問題三種類型的邊界條件。答： 第

2、一類邊界條件:0 時，tw f1()第二類邊界條件:(A f2()第三類邊界條件:（A h仏 tf）5.試說明串聯(lián)熱阻疊加原則的內(nèi)容及其使用條件。答：在一個串聯(lián)的熱量傳遞過程中，如果通過每個環(huán)節(jié)的熱流量都相同，則各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻的和。使用條件是對于各個傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積必須相等。6.發(fā)生在一個短圓柱中的導熱問題，在下列哪些情形下可以按一維問題來處 理？答：當采用圓柱坐標系，沿半徑方向的導熱就可以按一維問題來處理。三一2.在用熱電偶測定氣流的非穩(wěn)態(tài)溫度場時，怎么才能改善熱電偶的溫度響 應特性答：要改善熱電偶的溫度響應特性，即最大限度降低熱電偶的時間常數(shù)CV c "h

3、A形狀上要降低體面比，要選擇熱容小的材料，要強化熱電偶表面的對流換熱。4什么叫非穩(wěn)態(tài)導熱的正規(guī)狀態(tài)或充分發(fā)展階段這一階段在物理過程及數(shù)學處 理上都有些什么特點答：非穩(wěn)態(tài)導熱過程進行到一定程度 ，初始溫度分布的影響就會消失，雖然各點溫度仍隨時間變化，但過余溫度的比值已與時間無關(guān)，只是幾何位置 （X/ ）和邊界條件（Bi數(shù)）的函數(shù)，亦即無量綱溫度分布不變，這一階段稱為正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段。這一階段的數(shù)學處理十分便利，溫度分布計算只需取無窮級數(shù)的首項進行計算。6試說明Bi數(shù)的物理意義。Bi 0及Bi各代表什么樣的換熱條件有人認為Bi代表了絕熱工況，你是否贊同這一觀點，為什么內(nèi)部溫度趨于均勻，可

4、以用集總參數(shù)法進行分析求解;Bi 時，說明傳熱熱答；Bi數(shù)是物體內(nèi)外熱阻之比的相對值。Bi 0時說明傳熱熱阻主要在邊界,阻主要在內(nèi)部，可以近似認為壁溫就是流體溫度。認為Bi 0代表絕熱工況是不正確的，該工況是指邊界熱阻相對于內(nèi)部熱阻較大，而絕熱工況下邊界熱阻無限大。7什么是分非穩(wěn)態(tài)導熱問題的乘積解法，他的使用條件是什么答；對于二維或三維非穩(wěn)態(tài)導熱問題的解等于對應幾個一維問題解的乘積，其解的形式是無量綱過余溫度，這就是非穩(wěn)態(tài)導熱問題的乘積解法，其使用條件是恒溫介質(zhì)，第三類邊界條件或邊界溫度為定值、初始溫度為常數(shù)的情況。8.什么是”半無限大”的物體半無限大物體的非穩(wěn)態(tài)導熱存在正規(guī)階段嗎答：所謂“半

5、大限大”物體是指平面一側(cè)空間無限延伸的物體：因為物體向縱深無限延伸，初臉溫度的影響永遠不會消除，所以半死限大物體的非穩(wěn)念導熱不存在正規(guī)狀況階段。六一1、什么叫做兩個現(xiàn)象相似，它們有什么共性?答：指那些用相同形式并具有相同內(nèi)容的微分方程式所描述的現(xiàn)象，如果在相則稱為兩個現(xiàn)象應的時與相應的地點上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對于成比例,相似。凡相似的現(xiàn)象，都有一個十分重要的特性，即描述該現(xiàn)象的同名特征數(shù)（準則）對應相等。初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問題中初始時刻的物理量分布。邊界條件。所研究系統(tǒng)邊界上的溫度（或熱六密度）、速度分布等條件。幾何條件。換熱表面的幾何形狀、位置、以及表面的粗糙度等。物理條件。物體的種類與

6、物性。4. 外掠單管與管內(nèi)流動這兩個流動現(xiàn)象在本質(zhì)上有什么不同?答：區(qū)別主要在于流動便捷岑與流道壁面之間的現(xiàn)對關(guān)系不同：在外部流動中,換熱壁面上的流體邊界層可以自由發(fā)展，不會受到流道壁面的阻礙或限制。5、對于外接管束的換熱，整個管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只有在流動方向管排數(shù) 大于一定值后才與排數(shù)無關(guān)，試分析原因。答：因后排管受到前排管尾流的影響（擾動）作用對平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響直到10排管子以上的管子才能消失。6、試簡述充分發(fā)展的管內(nèi)流動與換熱這一概念的含義。答：由于流體由大空間進入管內(nèi)時，管內(nèi)形成的邊界層由零幵始發(fā)展直到管子的中心線位置，這種影響才不發(fā)生變法，同樣在此時對流換熱系數(shù)才不受局部對

7、流換熱系數(shù)的影響。7、什么叫大空間自然對流換熱？什么叫有限自然對流換熱？這與強制對流中的 外部流動和內(nèi)部流動有什么異同?答：大空間作自然對流時，流體的冷卻過程與加熱過程互不影響，當其流動時形成的邊界層相互干擾時，稱為有限空間自然對流。這與外部流動和內(nèi)部流動的劃分有類似的地方，但流動的動因不同，一個由外在因素引起的流動，一個是由流體的溫度不同而引起的流動。七1.什么叫膜狀凝結(jié)，什么叫珠狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)時熱量傳遞過程的主要阻力在 什么地方?答：凝結(jié)液體在壁面上鋪展成膜的凝結(jié)叫膜狀凝結(jié)，膜狀凝結(jié)的主要熱阻在液膜層，凝結(jié)液體在壁面上形成液珠的凝結(jié)叫珠狀凝結(jié)。5. 試說明大容器沸騰的q t曲線中各部分的換

8、熱機理。答：1.自然對流區(qū)：傳熱屬于自然對流工況2. 核態(tài)沸騰區(qū)：溫壓小，傳熱強3. 過度沸騰區(qū)：熱流密度不僅不隨t的升高而提高，反而越來越降低。是很不穩(wěn)定的過程。4. 膜態(tài)沸騰區(qū)：傳熱系數(shù)很小，因為經(jīng)過了 q的峰值可能導致設備燒毀。6. 對于熱流密度可控及壁面溫度可控的兩種換熱情形，分別說明控制熱流密度 小于臨界熱流密度及溫差小于臨界溫差的意義，并針對上述兩種情形分別舉出 一個工程應用實例。答：對于熱流密度可控的設備，如電加熱器，控制熱流密度小于臨界熱流密度，是為了防止設備被燒毀，對于壁溫可控的設備，如冷凝蒸發(fā)器，控制溫差小于臨界溫差，是為了防止設備換熱量下降。8. 從換熱表面的結(jié)構(gòu)而言，強

9、化凝結(jié)換熱的基本思想是什么強化沸騰換熱的基 本思想是什么?答：從換熱表面的結(jié)構(gòu)而言，強化凝結(jié)換熱的基本思想是盡量減薄粘滯在換熱表面上液膜的厚度，強化沸騰換熱的基本思想是盡量增加換熱表面的汽化核心數(shù)。八6什么叫光譜吸收比在不同光源的照耀下物體常呈現(xiàn)不同的顏色如 何解釋物體的顏色答 所謂光譜吸收比是指物體對某一波長投入輻射的吸收份額是物體對光源某種波長光波的強烈反射不同光源的光譜不同所以物體呈現(xiàn)不同顏色。7 對于一般物體吸收比等于發(fā)射率在什么條件下成立答任何物體在與黑體處于熱平衡的條件下對來自黑體輻射的吸收比等于同溫度下該物體的發(fā)射率。8 說明灰體的定義以及引入灰體的簡化對工程輻射換熱計算的意義。

10、答 光譜吸收比與波長無關(guān)的物體叫做灰體灰體的吸收比恒等于同溫度下的發(fā)射率 把實際物體當做灰體如理可以不必考慮投入輻射的特性將大大簡化輻射換熱的計算。九一1、試述角系數(shù)的定義?！敖窍禂?shù)是一個純幾何因子”的結(jié)論是在什么前提下 得出的答：表面1發(fā)出的輻射能落到表面 2上的份額稱為表面對表面2的角系數(shù)?！敖窍禂?shù)是一個純幾何因子”的結(jié)論是在物體表面性質(zhì)及表面濕度均勻、物體輻 射服從蘭貝特定律的前提下得出的。2、角系數(shù)有哪些特性這些特性的物理背景是什么答：角系數(shù)有相對性、完整性和可加性。相對性是在兩物體處于熱平衡時，凈 輻射換熱量為零的條件下導得的；完整性反映了一個由幾個表面組成的封閉系統(tǒng) 中。任一表面所

11、發(fā)生的輻射能必全部落到封閉系統(tǒng)的各個表面上；可加性是說明 從表面1發(fā)出而落到表面2上的總能量等于落到表面 2上各部份的輻射能之和。3、為什么計算一個表面與外界之間的凈輻射換熱量時要采用封閉腔的模型答：因為任一表面與外界的輻射換熱包括了該表面向空間各個方向發(fā)出的輻射 能和從各個方向投入到該表面上的輻射能。4、實際表面系統(tǒng)與黑體系統(tǒng)相比，輻射換熱計算增加了哪些復雜性光譜輻射力答：實際表面系統(tǒng)的輻射換熱存在表面間的多次重復反射和吸收, 不服從普朗克定律，光譜吸收比與波長有關(guān)，輻射能在空間的分布不服從蘭貝特 定律，這都給輻射換熱計算帶來了復雜性。5、什么是一個表面的自身輛射、投入輻射及有效輻射有效輻射的引入對于灰體表 面系統(tǒng)輻射換熱的計算有什么作用?答:由物體內(nèi)能轉(zhuǎn)變成輻射能叫做自身輻射，投向輻射表而的輻射叫做投入輻 射，離幵輻射表面的輻射叫做有效輻射，有效輻射概念的引入可以避免計算輻射 換熱計算時出現(xiàn)多次吸收和反射的復雜性。6、對于溫度已知的多表面系統(tǒng)，試總結(jié)求解每一表面凈輻射換熱量的基本步驟。寫出由答：（1）畫出輻射網(wǎng)絡圖，寫出端點輻射力、表面熱阻和空間熱阻;中間節(jié)點方程組成的方程組；（3）解方程組得到各點有效輻射；（4）由端點輻射力, 有效輻射和表面熱阻計算各表面凈輻射換熱量。7、什么是輻射表面熱阻？什么是輻射空間熱阻？網(wǎng)絡法的實際作用你是