傳熱學(xué)思考題

1、第一章思考題1. 試用簡(jiǎn)練的語(yǔ)言說(shuō)明導(dǎo)熱、對(duì)流換熱及輻射換熱三種熱傳遞方 式之間的聯(lián)系和區(qū)別。答：導(dǎo)熱和對(duì)流的區(qū)別在于：物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而 產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，稱(chēng)為導(dǎo)熱；對(duì)流則是流體各部分之間發(fā)生 宏觀相對(duì)位移及冷熱流體的相互摻混。聯(lián)系是：在發(fā)生對(duì)流換熱 的同時(shí)必然伴生有導(dǎo)熱。導(dǎo)熱、對(duì)流這兩種熱量傳遞方式，只有在物質(zhì)存在的條件下才能 實(shí)現(xiàn)，而輻射可以在真空中傳播，輻射換熱時(shí)不僅有能 量的轉(zhuǎn)移還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。2. 以熱流密度表示的傅立葉定律、牛頓冷卻公式及斯忒藩-玻耳 茲曼定律是應(yīng)當(dāng)熟記的傳熱學(xué)公式。試寫(xiě)出這三個(gè)公式并說(shuō)明其 中每一個(gè)符號(hào)及其意義。答:傅立葉定律：q'X

2、，其中，q 熱流密度；導(dǎo)熱系 dt數(shù)；dx 沿x方向的溫度變化率，“-”表示熱量傳遞的方向是沿 著溫度降低的方向。 牛頓冷卻公式：q二hg-tf)，其中，q 熱流密度；h 表 面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；tw 固體表面溫度；tf 流體的溫度。 斯忒藩玻耳茲曼定律：q*T4，其中，q 熱流密度；二 -斯忒藩-玻耳茲曼常數(shù)；T -輻射物體的熱力學(xué)溫度。3. 導(dǎo)熱系數(shù)、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及傳熱系數(shù)的單位各是什么？哪些是 物性參數(shù)，哪些與過(guò)程有關(guān)？答： 導(dǎo)熱系數(shù)的單位是：W/(m.K)； 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的單位是： W/(m2.K): 傳熱系數(shù)的單位是：W/(m2.K)。這三個(gè)參數(shù)中，只 有導(dǎo)熱系數(shù)是物性參數(shù)，其它均與過(guò)程有關(guān)

3、。4. 當(dāng)熱量從壁面一側(cè)的流體穿過(guò)壁面?zhèn)鹘o另一側(cè)的流體時(shí)，冷、 熱流體之間的換熱量可以通過(guò)其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)計(jì)算(過(guò)程是 穩(wěn)態(tài)的)，但本章中又引入了傳熱方程式，并說(shuō)它是“換熱器熱工 計(jì)算的基本公式”。試分析引入傳熱方程式的工程實(shí)用意義。答：因?yàn)樵谠S多工業(yè)換熱設(shè)備中，進(jìn)行熱量交換的冷、熱流體也 常處于固體壁面的兩側(cè)，是工程技術(shù)中經(jīng)常遇到的一種典型熱量傳遞過(guò)程。5. 用鋁制的水壺?zé)_(kāi)水時(shí)，盡管爐火很旺，但水壺仍然安然無(wú)恙。 而一旦壺內(nèi)的水燒干后，水壺很快就燒壞。試從傳熱學(xué)的觀點(diǎn)分 析這一現(xiàn)象。答：當(dāng)壺內(nèi)有水時(shí)，可以對(duì)壺底進(jìn)行很好的冷卻（水對(duì)壺底的對(duì) 流換熱系數(shù)大），壺底的熱量被很快傳走而不至于溫度

4、升得很高； 當(dāng)沒(méi)有水時(shí)，和壺底發(fā)生對(duì)流換熱的是氣體，因?yàn)闅怏w發(fā)生對(duì)流 換熱的表面換熱系數(shù)小，壺底的熱量不能很快被傳走，故此壺底 升溫很快，容易被燒壞。6. 用一只手握住盛有熱水的杯子，另一只手用筷子快速攪拌熱水，握杯子的手會(huì)顯著地感到熱。試分析其原因。答：當(dāng)沒(méi)有攪拌時(shí)，杯內(nèi)的水的流速幾乎為零，杯內(nèi)的水和杯壁 之間為自然對(duì)流換熱，自熱對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小，當(dāng)快速 攪拌時(shí)，杯內(nèi)的水和杯壁之間為強(qiáng)制對(duì)流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大， 熱水有更多的熱量被傳遞到杯壁的外側(cè)，因此會(huì)顯著地感覺(jué)到熱。7. 什么是串聯(lián)熱阻疊加原則，它在什么前提下成立？以固體中的 導(dǎo)熱為例，試討論有哪些情況可能使熱量傳遞方向上不同截

5、面的 熱流量不相等。答：在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過(guò)程中，如果通過(guò)每個(gè)環(huán)節(jié)的熱流量 都相同，貝S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。例如： 三塊無(wú)限大平板疊加構(gòu)成的平壁。例如通過(guò)圓筒壁，對(duì)于各個(gè)傳 熱環(huán)節(jié)的傳熱面積不相等，可能造成熱量傳遞方向上不同截面的 熱流量不相等。8有兩個(gè)外形相同的保溫杯 A與B，注入同樣溫度、同樣體積的熱水 后不久，A杯的外表面就可以感覺(jué)到熱，而B(niǎo)杯的外表面則感覺(jué)不到 溫度的變化，試問(wèn)哪個(gè)保溫杯的質(zhì)量較好？答：E:杯子的保溫質(zhì)量好。因?yàn)楸睾玫谋訜崃繌谋觾?nèi)部 傳出的熱量少，經(jīng)外部散熱以后，溫度變化很小，因此幾乎感覺(jué)不到 熱。第二章思考題1試寫(xiě)出導(dǎo)熱傅里葉定律的一般形

6、式，并說(shuō)明其中各個(gè)符號(hào)的意義。qCt n答：傅立葉定律的一般形式為：q 一gradt '7Xn，其中：gradt為 空間某點(diǎn)的溫度梯度；n是通過(guò)該點(diǎn)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(dǎo)熱物體中某點(diǎn)在x,y,z三個(gè)方向上的熱流密度分別為qx，qy及qz，如何獲得該點(diǎn)的 熱密度矢量？答：q二qxqy j qz k，其中i,j,k分別為三個(gè)方向的單位矢量量。3試說(shuō)明得出導(dǎo)熱微分方程所依據(jù)的基本定律。答：導(dǎo)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(xué)語(yǔ)言將傳熱學(xué)術(shù)語(yǔ)說(shuō)明導(dǎo)熱問(wèn)題三種類(lèi)型的邊界條 件。答： 第一類(lèi)邊界條件

7、：0時(shí)，tw = fl（ ）第二類(lèi)邊界條件:0 時(shí) - ( )w 二 f2()；x第三類(lèi)邊界條件：（E）w =h（tw 一tf）5試說(shuō)明串聯(lián)熱阻疊加原則的內(nèi)容及其使用條件。答：在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過(guò)程中，如果通過(guò)每個(gè)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(duì) 于各個(gè)傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積必須相等。7通過(guò)圓筒壁的導(dǎo)熱量?jī)H與內(nèi)、外半徑之比有關(guān)而與半徑的絕對(duì)值無(wú) 關(guān)，而通過(guò)球殼的導(dǎo)熱量計(jì)算式卻與半徑的絕對(duì)值有關(guān)，怎樣理解？答：因?yàn)橥ㄟ^(guò)圓筒壁的導(dǎo)熱熱阻僅和圓筒壁的內(nèi)外半徑比值有關(guān)，而通過(guò)球殼的導(dǎo)熱熱阻卻和球殼的絕對(duì)直徑有關(guān)， 所以絕對(duì)半徑 不同時(shí)，導(dǎo)熱量不一樣。6發(fā)生在

8、一個(gè)短圓柱中的導(dǎo)熱問(wèn)題，在下列哪些情形下可以按一維問(wèn) 題來(lái)處理？答：當(dāng)采用圓柱坐標(biāo)系，沿半徑方向的導(dǎo)熱就可以按一維問(wèn)題來(lái)處理。8擴(kuò)展表面中的導(dǎo)熱問(wèn)題可以按一維問(wèn)題來(lái)處理的條件是什么？有 人認(rèn)為，只要擴(kuò)展表面細(xì)長(zhǎng)，就可按一維問(wèn)題來(lái)處理，你同意這種觀 點(diǎn)嗎？答：只要滿足等截面的直肋，就可按一維問(wèn)題來(lái)處理。不同意，因?yàn)?當(dāng)擴(kuò)展表面的截面不均時(shí)，不同截面上的熱流密度不均勻，不可看作 維問(wèn)題。9肋片高度增加引起兩種效果：肋效率下降及散熱表面積增加。因而 有人認(rèn)為，隨著肋片高度的增加會(huì)出現(xiàn)一個(gè)臨界高度，超過(guò)這個(gè)高度 后，肋片導(dǎo)熱熱數(shù)流量反而會(huì)下降。試分析這一觀點(diǎn)的正確性。答：錯(cuò)誤，因?yàn)楫?dāng)肋片高度達(dá)到一定值

9、時(shí)，通過(guò)該處截面的熱流密度 為零。通過(guò)肋片的熱流已達(dá)到最大值，不會(huì)因?yàn)楦叨鹊脑黾佣l(fā)生變 化。10在式（2-57）所給出的分析解中，不出現(xiàn)導(dǎo)熱物體的導(dǎo)熱系數(shù)，請(qǐng)你提供理論依據(jù)。答：由于式（2-57）所描述的問(wèn)題為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，且物體的導(dǎo)熱系數(shù)沿x方向和y方向的數(shù)值相等并為常數(shù)。11有人對(duì)二維矩形物體中的穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源常物性的導(dǎo)熱問(wèn)題進(jìn)行了 數(shù)值計(jì)算。矩形的一個(gè)邊絕熱，其余三個(gè)邊均與溫度為tf的流體發(fā)生 對(duì)流換熱。你能預(yù)測(cè)他所得的溫度場(chǎng)的解嗎？答：能，因?yàn)樵谝贿吔^熱其余三邊為相同邊界條件時(shí)，矩形物體內(nèi)部 的溫度分布應(yīng)為關(guān)于絕熱邊的中心線對(duì)稱(chēng)分布。第三章思考題1試說(shuō)明集總參數(shù)法的物理概念及數(shù)學(xué)處理的特點(diǎn)

10、答：當(dāng)內(nèi)外熱阻之比趨于零時(shí)，影響換熱的主要環(huán)節(jié)是在邊界上的換熱能力。而內(nèi)部由于熱阻很小而溫度趨于均勻， 以至于不需要關(guān) 心溫度在空間的分布，溫度只是時(shí)間的函數(shù)，數(shù)學(xué)描述上由偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程、大大降低了求解難度。2. 在用熱電偶測(cè)定氣流的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)時(shí)，怎么才能改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性？答：要改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性，即最大限度降低熱電偶的時(shí)T -他V間常數(shù)嵌,形狀上要降低體面比，要選擇熱容小的材料，要強(qiáng)化熱電偶表面的對(duì)流換熱。3試說(shuō)明”無(wú)限大平板”物理概念，并舉出一二個(gè)可以按無(wú)限大平板處理的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題答；所謂“無(wú)限大”平板，是指其長(zhǎng)寬尺度遠(yuǎn)大于其厚度，從邊緣交換的熱量可以忽略不計(jì)

11、，當(dāng)平板兩側(cè)換熱均勻時(shí)，熱量只垂直于板面方向流動(dòng)。如薄板兩側(cè)均勻加熱或冷卻、爐墻或冷庫(kù)的保溫層導(dǎo)熱等情況可以按無(wú)限大平板處理。4什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀態(tài)或充分發(fā)展階段？這一階段在物理過(guò)程及數(shù)學(xué)處理上都有些什么特點(diǎn)？答：非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程進(jìn)行到一定程度，初始溫度分布的影響就會(huì)消 失，雖然各點(diǎn)溫度仍隨時(shí)間變化，但過(guò)余溫度的比值已與時(shí)間無(wú)關(guān)，只是幾何位置（x/.）和邊界條件（Bi數(shù)）的函數(shù)，亦即無(wú)量綱溫度分布不變，這一階段稱(chēng)為正規(guī)狀況階段或充 分發(fā)展階段。這一階段的數(shù)學(xué)處理十分便利，溫度分布計(jì)算只需取無(wú) 窮級(jí)數(shù)的首項(xiàng)進(jìn)行計(jì)算。5. 有人認(rèn)為，當(dāng)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程經(jīng)歷時(shí)間很長(zhǎng)時(shí)，采用圖3-7記算所得 的結(jié)果

12、是錯(cuò)誤的理由是：這個(gè)圖表明,物體中各點(diǎn)的過(guò)余溫度的 比值與幾何位置及Bi有關(guān),而與時(shí)間無(wú)關(guān)但當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)限大時(shí), 物體中各點(diǎn)的溫度應(yīng)趨近流體溫度，所以?xún)烧呤怯忻艿摹Ｄ闶欠?同意這種看法，說(shuō)明你的理由。答：我不同意這種看法，因?yàn)殡S著時(shí)間的推移，雖然物體中各點(diǎn) 過(guò)余溫度的比值不變但各點(diǎn)溫度的絕對(duì)值在無(wú)限接近。這與物體中各點(diǎn)溫度趨近流體溫度 的事實(shí)并不矛盾。6試說(shuō)明Bi數(shù)的物理意義。Bi > o及Bi > ：:各代表什么樣的換熱條 件？有人認(rèn)為，Bi > ：:代表了絕熱工況，你是否贊同這一觀點(diǎn)，為什 么？答；Bi數(shù)是物體內(nèi)外熱阻之比的相對(duì)值。Bi > o時(shí)說(shuō)明傳熱熱阻 主要

13、在邊界，內(nèi)部溫度趨于均勻，可以用集總參數(shù)法進(jìn)行分析求解； Bi:時(shí)，說(shuō)明傳熱熱阻主要在內(nèi)部，可以近似認(rèn)為壁溫就是流體溫 度。認(rèn)為Bi > o代表絕熱工況是不正確的，該工況是指邊界熱阻相對(duì) 于內(nèi)部熱阻較大，而絕熱工況下邊界熱阻無(wú)限大。7什么是分非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的乘積解法，他的使用條件是什么？答；對(duì)于二維或三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的解等于對(duì)應(yīng)幾個(gè)一維問(wèn)題 解的乘積，其解的形式是無(wú)量綱過(guò)余溫度，這就是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的 乘積解法，其使用條件是恒溫介質(zhì)，第三類(lèi)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(wú)限大”的物體？半無(wú)限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱存在正規(guī)階 段嗎？答：所謂“半大限大”物體是指

14、平面一側(cè)空間無(wú)限延伸的物體：因?yàn)槲矬w向縱深無(wú)限延伸，初臉溫度的影響永遠(yuǎn)不會(huì)消除，所以半死限大物體的非穩(wěn)念導(dǎo)熱 不存在正規(guī)狀況階段。9.冬天，72C的鐵與600C的木材摸上去的感覺(jué)一樣嗎，為什么？ 10本章的討論都是對(duì)物性為常數(shù)的情形作出的，對(duì)物性溫度函數(shù)的情 形，你認(rèn)為怎樣獲得其非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度場(chǎng)？答：從分析解形式可見(jiàn)，物體的無(wú)量綱過(guò)余溫度是傅立葉數(shù)(-/l2)的負(fù)指數(shù)函數(shù)，即表示在相同尺寸及換熱條件下，導(dǎo)溫系數(shù)越大的物體到達(dá)指定溫度 所需的時(shí)間越短、這正說(shuō)明導(dǎo)溫系數(shù)所代表的物理含義。第四章復(fù)習(xí)題1、試簡(jiǎn)要說(shuō)明對(duì)導(dǎo)熱問(wèn)題進(jìn)行有限差分?jǐn)?shù)值計(jì)算的基本思想與 步驟。2、試說(shuō)明用熱平衡法建立節(jié)點(diǎn)溫度離

15、散方程的基本思想。3、推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程的步驟和過(guò)程與用熱平衡法建立節(jié)點(diǎn)溫度 離散方程的過(guò)程十分相似，為什么前者得到的是精確描述，而后者解出的確實(shí)近似解。4. 第三類(lèi)邊界條件邊界節(jié)點(diǎn)的離散那方程，也可用將第三類(lèi)邊界 條件表達(dá)式中的一階導(dǎo)數(shù)用差分公式表示來(lái)建立。試比較這樣建 立起來(lái)的離散方程與用熱平衡建立起來(lái)的離散方程的異同與優(yōu)劣。5. 對(duì)絕熱邊界條件的數(shù)值處理本章采用了哪些方法？試分析比較之.6. 什么是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題的顯示格式？什么是顯示格式計(jì)算中的穩(wěn) 定性問(wèn)題？7. 用高斯-塞德?tīng)柕ㄇ蠼獯鷶?shù)方程時(shí)是否一定可以得到收斂德 解？不能得出收斂的解時(shí)是否因?yàn)槌鯃?chǎng)的假設(shè)不合適而造成？漁3“）+5韓

16、血 &28有人對(duì)一階導(dǎo)數(shù)玫心2Z你能否判斷這一表達(dá)式是否正確，為什么？第五章復(fù)習(xí)題1、試用簡(jiǎn)明的語(yǔ)言說(shuō)明熱邊界層的概念。答：在壁面附近的一個(gè)薄層內(nèi)，流體溫度在壁面的法線方向上發(fā) 生劇烈變化，而在此薄層之外，流體的溫度梯度幾乎為零，固體表面 附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的這一薄層稱(chēng)為溫度邊界層或熱邊界層。2、與完全的能量方程相比，邊界層能量方程最重要的特點(diǎn)是什么？答：與完全的能量方程相比，它忽略了主流方向溫度的次變化率 2a. xl，因此僅適用于邊界層內(nèi)，不適用整個(gè)流體。3、式（54）與導(dǎo)熱問(wèn)題的第三類(lèi)邊界條件式（217）有什么區(qū)別？Zcth = = 0(211)答： 弟 y(54)式（5

17、4）中的h是未知量，而式（217）中的h是作為已 知的邊界條件給出，此外（217）中的為固體導(dǎo)熱系數(shù)而此式 為流體導(dǎo)熱系數(shù)，式（5 4）將用來(lái)導(dǎo)出一個(gè)包括h的無(wú)量綱數(shù)， 只是局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，而整個(gè)換熱表面的表面系數(shù)應(yīng)該把牛頓 冷卻公式應(yīng)用到整個(gè)表面而得出。4、式（ 5 4）表面，在邊界上垂直壁面的熱量傳遞完全依靠導(dǎo)熱， 那么在對(duì)流換熱中，流體的流動(dòng)起什么作用？答：固體表面所形成的邊界層的厚度除了與流體的粘性有關(guān)外還 與主流區(qū)的速度有關(guān)，流動(dòng)速度越大，邊界層越薄，因此導(dǎo)熱的熱阻 也就越小，因此起到影響傳熱大小5、對(duì)流換熱問(wèn)題完整的數(shù)字描述應(yīng)包括什么內(nèi)容？既然對(duì)大多數(shù)實(shí) 際對(duì)流傳熱問(wèn)題尚無(wú)法求得

18、其精確解， 那么建立對(duì)流換熱問(wèn)題的數(shù)字 描述有什么意義？答：對(duì)流換熱問(wèn)題完整的數(shù)字描述應(yīng)包括：對(duì)流換熱微分方程組 及定解條件，定解條件包括， （ 1）初始條件 （2）邊界條件 （速度、 壓力及溫度）建立對(duì)流換熱問(wèn)題的數(shù)字描述目的在于找出影響對(duì)流換 熱中各物理量之間的相互制約關(guān)系， 每一種關(guān)系都必須滿足動(dòng)量， 能 量和質(zhì)量守恒關(guān)系，避免在研究遺漏某種物理因素。第六章復(fù)習(xí)題1、什么叫做兩個(gè)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，如果在相應(yīng)的時(shí)刻與相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對(duì)于 成比例，則稱(chēng)為兩個(gè)現(xiàn)象相似。凡相似的現(xiàn)象，都有一個(gè)十分重要的特性

19、，即描述該現(xiàn)象的同名 特征數(shù)（準(zhǔn)則）對(duì)應(yīng)相等。（1）初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問(wèn)題中初始時(shí)刻的物理量分布。（2）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。（3）幾何條件。 換熱表面的幾何形狀、 位置、以及表面的粗糙度（4）物理?xiàng)l件。物體的種類(lèi)與物性。2試舉出工程技術(shù)中應(yīng)用相似原理的兩個(gè)例子3當(dāng)一個(gè)由若干個(gè)物理量所組成的試驗(yàn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)目較少的無(wú) 量綱以后，這個(gè)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的性質(zhì)起了什么變化？ 4外掠單管與管內(nèi)流動(dòng)這兩個(gè)流動(dòng)現(xiàn)象在本質(zhì)上有什么不同？ 5、對(duì)于外接管束的換熱，整個(gè)管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只有在 流動(dòng)方向管排數(shù)大于一定值后才與排數(shù)無(wú)關(guān)， 試分析原因。答：因后排管受到前排管

20、尾流的影響（擾動(dòng)）作用對(duì)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(jiǎn)述充分發(fā)展的管內(nèi)流動(dòng)與換熱這一概念的含義。 答：由于流體由大空間進(jìn)入管內(nèi)時(shí)， 管內(nèi)形成的邊界層由零開(kāi)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(shí)對(duì) 流換熱系數(shù)才不受局部對(duì)流換熱系數(shù)的影響。7、什么叫大空間自然對(duì)流換熱？什么叫有限自然對(duì)流換熱？這 與強(qiáng)制對(duì)流中的外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)有什么異同？答：大空間作自然對(duì)流時(shí)， 流體的冷卻過(guò)程與加熱過(guò)程互不影響， 當(dāng)其流動(dòng)時(shí)形成的邊界層相互干擾時(shí)， 稱(chēng)為有限空間自然對(duì)流。這與外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)的劃分有類(lèi)似的地方， 但流動(dòng)的動(dòng)因不 同，一個(gè)由外在因

21、素引起的流動(dòng)， 一個(gè)是由流體的溫度不同而引起的 流動(dòng)。8簡(jiǎn)述射流沖擊傳熱時(shí)被沖擊表面上局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的分布 規(guī)律9 .簡(jiǎn)述Nu數(shù),Pr數(shù)，Gr數(shù)的物理意義.Nu數(shù)與Bi數(shù)有什么區(qū)別？10對(duì)于新遇到的一種對(duì)流傳熱現(xiàn)象， 在從參考資料中尋找換熱 的特征數(shù)方程時(shí)要注意什么？第七章思考題1. 什么叫膜狀凝結(jié)，什么叫珠狀凝結(jié) ？膜狀凝結(jié)時(shí)熱量傳遞過(guò)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)。2. 在努塞爾關(guān)于膜狀凝結(jié)理論分析的 8條假定中，最主要的簡(jiǎn)化假 定是哪兩條？答：第3條，忽略液膜慣性力，使動(dòng)量

22、方程得以簡(jiǎn)化；第 5條，膜內(nèi) 溫度是線性的，即膜內(nèi)只有導(dǎo)熱而無(wú)對(duì)流，簡(jiǎn)化了能量方程。3. 有人說(shuō)，在其他條件相同的情況下.水平管外的凝結(jié)換熱一定比 豎直管強(qiáng)烈，這一說(shuō)法一定成立？答；這一說(shuō)法不一定成立，要看管的長(zhǎng)徑比。4. 為什么水平管外凝結(jié)換熱只介紹層流的準(zhǔn)則式？常壓下的水蒸氣 在氏"s -tw =10 C的水平管外凝結(jié)，如果要使液膜中出現(xiàn)湍流，試近 似地估計(jì)一下水平管的直徑要多大？答：因?yàn)閾Q熱管徑通常較小，水平管外凝結(jié)換熱一般在層流范圍。4 二 dhts-twRe =對(duì)于水平橫圓管：r/"-3-4h =0.729grP九fd(ts -tw )丿臨界雷諾數(shù)Rec9.161

23、d'4 ts -twi4(gP2M534r 4-1600由 ts =100 °C ,查表：r =2257kJ/kg由 tp =95 c 杳表：二 961.85kg / m3二 0.6815W / m K=298.7 10'kg/msn53rd = 976.31= 2.07m(ts -tw 1gP2 丸3 )3即水平管管徑達(dá)到2.07m時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)才過(guò)渡到湍流。5. 試說(shuō)明大容器沸騰的q't曲線中各部分的換熱機(jī)理。6. 對(duì)于熱流密度可控及壁面溫度可控的兩種換熱情形，分別說(shuō)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(duì)上述兩種情形分別舉出一個(gè)工程應(yīng)

24、用實(shí)例。答：對(duì)于熱流密度可控的設(shè)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(shè)備被燒毀，對(duì)于壁溫可控的設(shè)備，如冷凝蒸 發(fā)器，控制溫差小于臨界溫差，是為了防止設(shè)備換熱量下降。7 .試對(duì)比水平管外膜狀凝結(jié)及水平管外膜態(tài)沸騰換熱過(guò)程的異同。答：穩(wěn)定膜態(tài)沸騰與膜狀凝結(jié)在物理上同屬相變換熱，前者熱量必須穿過(guò)熱阻較大的汽膜，后者熱量必須穿過(guò)熱阻較大的液膜，前者熱量由里向外，后者熱 量由外向里。8. 從換熱表面的結(jié)構(gòu)而言，強(qiáng)化凝結(jié)換熱的基本思想是什么？強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)化沸騰換熱的基本思想是

25、盡量增加換 熱表面的汽化核心數(shù)。9. 在你學(xué)習(xí)過(guò)的對(duì)流換熱中.表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式中顯含換熱溫差 的有哪幾種換熱方式？其他換熱方式中不顯含溫差是否意味著與溫 差沒(méi)有任何關(guān)系？答：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計(jì)算式中顯含換熱溫差的有凝結(jié)換熱和沸騰換熱。不顯含溫差并不意味著與溫差無(wú)關(guān)，溫差的影響隱含在公式適用范圍 和物件計(jì)算中。10 .在圖7-14所示的沸騰曲線中，為什么穩(wěn)定膜態(tài)沸騰部分的曲線 會(huì)隨 t的增加而迅速上升？答：因?yàn)殡S著壁面過(guò)熱度的增加，輻射換熱的作用越加明顯。第八章1. 什么叫黑體？在熱輻射理論中為什么要引入這一概念？2. 溫度均勻得空腔壁面上的小孔具有黑體輻射的特性，那么空腔內(nèi) 部壁面的輻射是否也是

26、黑體輻射？3. 試說(shuō)明，為什么在定義物體的輻射力時(shí)要加上"半球空間"及" 全部波長(zhǎng)"的說(shuō)明？4. 黑體的輻射能按波長(zhǎng)是怎樣分布的？光譜吸收力 氏.的單位中分母 的"m3 "代表什么意義？5. 黑體的輻射按空間方向是怎樣分布的？定向輻射強(qiáng)度與空間方向 無(wú)關(guān)是否意味著黑體的輻射能在半球空間各方向上是均勻分布的？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?zhuān)?. 對(duì)于一般物體，吸收比等于發(fā)射率在什么條件下才成立？8. 說(shuō)明灰體的定義以及引入灰體的簡(jiǎn)化對(duì)工程輻射傳熱計(jì)算的意義.9. 黑體的輻射具有漫射特性.如何

27、理解從黑體模型（溫度均勻的空 腔器壁上的小孔）發(fā)出的輻射能也具有漫射特性呢？第九章思考題1、試述角系數(shù)的定義。 “角系數(shù)是一個(gè)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(chēng)為表面 對(duì)表面 2 的角系數(shù)?！敖窍禂?shù)是一個(gè)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(duì)性、完整性和可加性。相對(duì)性是在兩物體處于熱 平衡時(shí)，凈輻射換熱量為零的條件下導(dǎo)得的；完整性反映了一個(gè)由幾 個(gè)表面組成的封閉系統(tǒng)中。任一表面所發(fā)生的輻射能必全部落到封閉 系統(tǒng)的各

28、個(gè)表面上；可加性是說(shuō)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(jì)算個(gè)表面與外界之間的凈輻射換熱量時(shí)要采用封閉腔的 模型?答：因?yàn)槿我槐砻媾c外界的輻射換熱包括了該表面向空間各個(gè)方向 發(fā)出的輻射能和從各個(gè)方向投入到該表面上的輻射能。4、實(shí)際表面系統(tǒng)與黑體系統(tǒng)相比，輻射換熱計(jì)算增加了哪些復(fù)雜性 ?答：實(shí)際表面系統(tǒng)的輻射換熱存在表面間的多次重復(fù)反射和吸收， 光譜輻射力不服從普朗克定律，光譜吸收比與波長(zhǎng)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(jì)算帶來(lái)了復(fù)雜性。5、什么是一個(gè)表面的自身輛射、投入輻射及有效輻射 ?有效輻射的引 入對(duì)于

29、灰體表面系統(tǒng)輻射換熱的計(jì)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，離開(kāi)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(jì)算輻射換熱計(jì)算時(shí)出現(xiàn)多次吸收和反射的復(fù)雜性。6、對(duì)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。答：（1）畫(huà)出輻射網(wǎng)絡(luò)圖，寫(xiě)出端點(diǎn)輻射力、表面熱阻和空間熱阻； （2）寫(xiě)出由中間節(jié)點(diǎn)方程組成的方程組；（3）解方程組得到各點(diǎn)有效輻 射；（4）由端點(diǎn)輻射力，有效輻射和表面熱阻計(jì)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(luò)法的實(shí)際作用你 是怎樣認(rèn)識(shí)的？答：出輻射表面特性引起的熱阻稱(chēng)

30、為輻射表面熱阻，由輻射表面形狀和空間位置引起的熱阻稱(chēng)為輻射空間熱阻，網(wǎng)絡(luò)法的實(shí)際作用是為 實(shí)際物體表面之間的輻射換熱描述了清晰的物理概念和提供了簡(jiǎn)潔的 解題方法。8什么是遮熱板？試根據(jù)自己的切身經(jīng)歷舉出幾個(gè)應(yīng)用遮熱板的例子。答：所謂遮熱板是指插人兩個(gè)輻射表面之間以削弱換熱的薄板。如屋頂隔熱板、遮陽(yáng)傘都是我們生活中應(yīng)用遮熱板的例子。9、試述氣體輻射的基本特點(diǎn)。10、什么是氣體輻射的平均射線程長(zhǎng)？離開(kāi)了氣體所處的幾何空間而 談?wù)摎怏w的發(fā)射率與吸熱比有沒(méi)有實(shí)際意義？11、按式（9-29）當(dāng)s很大時(shí)氣體的，s趨近于1能否認(rèn)為此時(shí)的 氣體層具有黑體的性質(zhì)？12、節(jié)中關(guān)于控制表面熱阻的討論是對(duì)圖 9-37

31、所示的同心圓柱面 系統(tǒng)進(jìn)行的，其結(jié)論對(duì)于像圖 9-15a所示的兩表面封閉系統(tǒng)是否也成 立？13、圖9-39所示的電子器件機(jī)箱冷卻系統(tǒng)中，印制板上大功率元件布 置在機(jī)箱出口處，試分析其原因。第十章思考題1、所謂雙側(cè)強(qiáng)化管是指管內(nèi)側(cè)與管外側(cè)均為強(qiáng)化換熱表面得管子。設(shè)一雙側(cè)強(qiáng)化管用內(nèi)徑為 di、外徑為do的光管加工而成，試 給出其總傳熱系數(shù)的表達(dá)式，并說(shuō)明管內(nèi)、外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì) 算面積。答：由傳熱量公式：:t1 I ndo/dj10 -h17.d112二h0二d0 ：0 o得以管內(nèi)表面為基準(zhǔn)得傳熱系數(shù):11dj I ndo/djdj云hodoBoH。管內(nèi)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)得計(jì) 算面積為二d：1管外表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)得計(jì) 算面積為二dj o2、在圓管外敷設(shè)保溫層與在圓管外側(cè)設(shè)置肋片從熱阻分析的角度有什么異同？在什么情況下加保溫層反而會(huì)強(qiáng)化其傳熱而肋片 反而會(huì)削弱其傳熱？答：在圓管外敷設(shè)保溫層和設(shè)置肋