最全的傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題及其答案考研末考必備副本

1、（一)名詞解釋穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：發(fā)生在穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)熱過(guò)程稱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)：溫度場(chǎng)內(nèi)各點(diǎn)的溫度不隨時(shí)間變化。（或溫度場(chǎng)不隨時(shí)間變化。） 熱對(duì)流：依靠流體各部分之間的宏觀運(yùn)行把熱量由一處帶到另一處的熱傳遞現(xiàn)象。 傳熱過(guò)程：熱量由固體壁面一側(cè)的熱流體通過(guò)固體壁面?zhèn)鬟f給另一側(cè)冷流體的過(guò)程。 肋壁總效率：肋側(cè)表面總的實(shí)際散熱量與肋壁測(cè)溫度均為肋基溫度的理想散熱量之比換熱器的效能（有效度）：換熱器的實(shí)際傳熱量與最大可能傳熱量之比大容器沸騰：高于液體飽和溫度的熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體內(nèi)各點(diǎn)溫升速度不變的導(dǎo)熱過(guò)程黑體 ;吸收率等于 1 的物體復(fù)合換熱

2、:對(duì)流換熱與輻射換熱同時(shí)存在的綜合熱傳遞過(guò)程溫度場(chǎng) :溫度場(chǎng)是指某一瞬間物體中各點(diǎn)溫度分布的總稱灰體：灰體是指物體單色輻射力與同溫度黑體單色輻射力隨波長(zhǎng)的變化曲線相似，或它的單色發(fā)射率不隨波長(zhǎng)變化的物體；或單色吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體，即單色吸收比為常數(shù)的物體。漫射表面：通常把服從蘭貝特定律的表面稱為漫射表面，即該表面的定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)?；蛭矬w發(fā)射的輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)的性質(zhì)叫漫輻射，具有這樣性質(zhì)的表面稱為漫射表面。吸收率：外界投射到某物體表面上的輻射能，被該物體吸收的百分?jǐn)?shù)遮熱板（罩）：插入兩個(gè)輻射換熱表面之間的用于削弱兩個(gè)表面之間輻射換熱的薄板或罩。表面輻射熱阻：當(dāng)物體表面不是黑體時(shí)，該

3、表面不能全部吸收外來(lái)投射的輻射能量，這相當(dāng)于表面存在熱阻，該熱阻稱為表面輻射熱阻，常以來(lái)表示。有效輻射：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)離開(kāi)單位面積的總輻射能為該表面的有效輻射J，它包括輻射表面的自身的輻射E和該表面對(duì)投射輻射G的反射輻射，即。換熱器的污垢熱阻:換熱設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間以后，在管壁產(chǎn)生污垢層，由于污垢的導(dǎo)熱系數(shù)較小，熱阻不可以忽略，這種由于污垢生成的產(chǎn)生的熱阻稱為污垢熱阻。下列材料中導(dǎo)熱系數(shù)最大的是純銅下列工質(zhì)的普朗特?cái)?shù)最小的是（液態(tài)金屬）(二）簡(jiǎn)述題1、試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過(guò)程，各個(gè)環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？以暖氣片管內(nèi)走熱水為例。 答：有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)及傳熱方式：1.由熱水到暖氣片管道內(nèi)壁，熱傳遞方式

4、為強(qiáng)制對(duì)流換熱；2.由暖氣片管道內(nèi)壁到外壁，熱傳遞方式為固體導(dǎo)熱；3.由暖氣片管道外壁到室內(nèi)空氣，熱傳遞方式有自然對(duì)流換熱和輻射換熱。2、 試分析冬季建筑室內(nèi)空氣與室外空氣通過(guò)墻壁的換熱過(guò)程，各個(gè)環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？ 答：有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)及傳熱方式：1.室內(nèi)空氣到墻體內(nèi)壁，熱傳遞方式為自然對(duì)流換熱和輻射換熱；2.墻的內(nèi)壁到外壁，熱傳遞方式為固體導(dǎo)熱；3.墻的外壁到室外空氣，熱傳遞方式有對(duì)流換熱和輻射換熱。3、 何謂非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)階段？寫(xiě)出其主要特點(diǎn) 答：物體在加熱或冷卻過(guò)程中，物體內(nèi)各處溫度隨時(shí)間的變化率具有一定的規(guī)律，物體初始溫度分布的影響逐漸消失，這個(gè)階段稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)階段。4、

5、 分別寫(xiě)出Nu、Re、Pr、Bi.數(shù)的表達(dá)式，并說(shuō)明其物理意義。 答：（1）努塞爾數(shù)，它表示表面上無(wú)量綱溫度梯度的大小2）雷諾數(shù)，它表示慣性力和粘性力的相對(duì)大小。3）普朗特?cái)?shù)，它表示動(dòng)量擴(kuò)散厚度和能量擴(kuò)散厚度的相對(duì)大小。4）畢渥數(shù)，它表示導(dǎo)熱體內(nèi)部熱阻與外部熱阻的相對(duì)大小。（5）傅立葉數(shù)，它表示非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程的無(wú)量綱時(shí)間。5、 豎壁傾斜后其凝結(jié)換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是增加還是減??？為什么？。答：豎壁傾斜后，使液膜順壁面流動(dòng)的力不再是重力而是重力的一部分，液膜流變慢，從而熱阻增加，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)減小。另外，從表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)公式知，公式中的亦要換成，從而h減小。6. 按照導(dǎo)熱機(jī)理，水的氣、液、固三種狀態(tài)中那

6、種狀態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)最大？ 答：根據(jù)導(dǎo)熱機(jī)理可知，固體導(dǎo)熱系數(shù)大于液體導(dǎo)熱系數(shù)；液體導(dǎo)熱系數(shù)大于氣體導(dǎo)熱系數(shù)。所以水的氣、液、固三種狀態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)依次增大。7、 熱擴(kuò)散系數(shù)是表征什么的物理量？它與導(dǎo)熱系數(shù)的區(qū)別是什么？ 答：熱擴(kuò)散率 ，與導(dǎo)熱系數(shù)一樣都是物性參數(shù)，它是表征物體傳遞溫度的能力大小亦稱為導(dǎo)溫系數(shù)，熱擴(kuò)散率取決于導(dǎo)熱系數(shù) 和 的綜合影響；而導(dǎo)熱系數(shù)是反映物體的導(dǎo)熱能力大小的物性參數(shù)。一般情況下，穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度分布取決于物體的導(dǎo)熱系數(shù)，但非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度分布不僅取決于物體的導(dǎo)熱系數(shù)，還取決于物體的導(dǎo)溫系數(shù)。8、集總參數(shù)法的適用條件是什么？滿足集總參數(shù)法的物體，其內(nèi)部溫度分布有何特點(diǎn)？ 答：

7、集總參數(shù)法的適用條件是Bi<0.1，其特點(diǎn)是當(dāng)物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻遠(yuǎn)小于外部對(duì)流換熱熱阻時(shí)，物體內(nèi)部在同一時(shí)刻均處于同一溫度，物體內(nèi)部的溫度僅是時(shí)間的函數(shù)，而與位置無(wú)關(guān)。11、 氣體的熱邊界層與流動(dòng)邊界層的相對(duì)大??？ 答：由于，對(duì)于氣體來(lái)說(shuō)，所以氣體的熱邊界層的厚度大于流動(dòng)邊界層的厚度。12、 沸騰換熱的臨界熱流密度的含義是什么？ 答：在泡態(tài)沸騰階段時(shí)，液體溫度與壁面溫度之差若進(jìn)一步增大，汽泡在表面上生成、長(zhǎng)大，隨后引因浮力作用而離開(kāi)表面。沸騰的液體主體溫度這時(shí)有一定的過(guò)熱度，故汽泡通過(guò)液體層時(shí)還會(huì)繼續(xù)被加熱、膨脹，直到逸出液面，由于氣泡的大量迅速生成和它的劇烈運(yùn)動(dòng)，換熱強(qiáng)度劇增，熱流密度隨

8、的提高而急劇增大，直到達(dá)到熱流密度的峰值，此時(shí)的熱流密度稱為臨界熱流密度。當(dāng)進(jìn)一步增大時(shí)，熱流密度又開(kāi)始下降。13、 影響強(qiáng)制對(duì)流換熱的表面換熱系數(shù)的因素有哪些？ 答：影響強(qiáng)制對(duì)流換熱的表面換熱系數(shù)的因素有流態(tài)、流體的物性、換熱表面的幾何因素等，用函數(shù)表示為。14、 ；利用同一冰箱儲(chǔ)存相同的物質(zhì)時(shí)，試問(wèn)結(jié)霜的冰箱耗電量大還是未結(jié)霜冰箱耗電量大？為什么？ 答：在其它條件相同時(shí)，冰箱的結(jié)霜相當(dāng)于在冰箱的蒸發(fā)器和冰箱的冷凍室（或冷藏室）之間增加了一個(gè)附加的熱阻，因此，冷凍室（或冷藏室）要達(dá)到相同的溫度，必須要求蒸發(fā)器處于更低的溫度。所以，結(jié)霜的冰箱的耗電量要大。15. 圓管臨界熱絕緣直徑與哪些因素有

9、關(guān)？ 答：圓管臨界熱絕緣直徑，根據(jù)公式加以分析16、 為什么珠狀凝結(jié)表面換熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)表面換熱系數(shù)大？ 答：膜狀凝結(jié)換熱時(shí)沿整個(gè)壁面形成一層液膜，并且在重力的作用下流動(dòng)，凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過(guò)液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。珠狀凝結(jié)換熱時(shí)，凝結(jié)液體不能很好的浸潤(rùn)壁面，僅在壁面上形成許多小液珠，此時(shí)壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)換熱。18、 不凝結(jié)氣體對(duì)表面凝結(jié)換熱強(qiáng)弱有何影響？ 答：不凝結(jié)氣體的存在，一方面使凝結(jié)表面附近蒸汽的分壓力降低，從而蒸汽飽和溫度降低，使得傳熱驅(qū)動(dòng)力即溫差減??；另一方面，凝結(jié)蒸汽穿過(guò)不凝結(jié)氣體層到達(dá)壁面依靠的是擴(kuò)散，從而增加了

10、阻力。因此，上述兩方面原因?qū)е履Y(jié)換熱時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低。19、 空氣橫掠垂直管束時(shí)，沿流動(dòng)方向管排數(shù)越多，換熱越強(qiáng)，而蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí)，沿液膜流動(dòng)方向管排數(shù)越多，換熱強(qiáng)度降低，為什么？ 答：空氣橫掠垂直管束時(shí)，沿流動(dòng)方向管排數(shù)越多，氣流擾動(dòng)越強(qiáng)，換熱越強(qiáng)，而蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí)，沿液膜流動(dòng)方向管排數(shù)越多，凝結(jié)液膜越厚，凝結(jié)換熱熱阻越大，換熱強(qiáng)度降低。20、 寫(xiě)出時(shí)間常數(shù)的表達(dá)式，時(shí)間常數(shù)是從什么導(dǎo)熱問(wèn)題中定義出來(lái)的？它與哪些因素有關(guān)？ 答：時(shí)間常數(shù)的表達(dá)式為，是從非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題中定義出來(lái)的，它不僅取決于幾何參數(shù)和物性參數(shù)，還取決于換熱條件h。21、 什么是物體表面的發(fā)射率？它與哪些

11、因素有關(guān)？ 答：實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力之比稱為該物體的發(fā)射率，物體的發(fā)射率只取決于物體的表面特性（物體的種類、表面狀況和溫度），而與外界條件無(wú)關(guān)。22、 什么是物體表面的吸收比（率）？它與哪些因素有關(guān)？ 答：物體對(duì)投入輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)稱為該物體的吸收比（率），物體的吸收比（率）只取決于物體的表面特性（物體的種類、表面狀況和溫度），對(duì)于全波長(zhǎng)的特性還與投射能量的波長(zhǎng)分布有關(guān)關(guān)。23、 黑體輻射包括哪幾個(gè)定律？ 答：普朗克定律、維恩位移定律、斯蒂芬玻爾茲曼定律、蘭貝特定律。25、 其它條件相同時(shí)，同一根管子橫向沖刷與縱向沖刷相比，哪個(gè)的表面換熱系數(shù)大？ 答：同一根管子橫向沖刷比縱向

12、沖刷相比的表面換熱系數(shù)大。因?yàn)榭v向沖刷時(shí)相當(dāng)于外掠平板的流動(dòng)，熱邊界層較厚，熱阻較大；而橫向沖刷時(shí)熱邊界層較薄且在邊界層由于分離而產(chǎn)生的旋渦，增加了流體擾動(dòng)，因而換熱增強(qiáng)。26、 下列三種關(guān)聯(lián)式描述的是那種對(duì)流換熱？， 答：描述的是無(wú)相變的強(qiáng)迫對(duì)流換熱，且自然對(duì)流不可忽略；描述的是自然對(duì)流可忽略的無(wú)相變的強(qiáng)迫對(duì)流換熱；描述的是自然對(duì)流換熱。27、 寫(xiě)出輻射換熱中兩表面間的平均角系數(shù)的表達(dá)式，并說(shuō)明其物理意義。 答：平均角系數(shù)X1,2= ，它表示A1表面發(fā)射出的輻射能中直接落到另一表面A2上的百分?jǐn)?shù)?；蛘咚硎倦x開(kāi)A1表面的輻射能中直接落到另一表面A2上的百分?jǐn)?shù)。31. 在寒冷的北方地區(qū)，建房用

13、磚采用實(shí)心磚還是多孔的空心磚好？為什么？ 答：采用空心磚較好，因?yàn)榭招拇u內(nèi)部充滿著空氣，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)相對(duì)較小，熱阻較大，空心磚導(dǎo)熱性較之實(shí)心磚差，同一條件下空心磚的房間的散熱量小保溫性好。33、什么是雷諾類比律（寫(xiě)出表達(dá)式）？它的應(yīng)用條件是什么？ 答：雷諾類比率：，條件：Pr=1，36、對(duì)管殼式換熱器來(lái)說(shuō)，兩種工質(zhì)在下列哪種情況下，何種工質(zhì)走管內(nèi)，何種工質(zhì)走管外？（1）清潔的和不清潔的工質(zhì)(2)腐蝕性大與小的工質(zhì)(3)高溫與低溫的工質(zhì) 答：（1）不清潔流體應(yīng)在管內(nèi)，因?yàn)闅?cè)清洗比較困難，而管內(nèi)可以拆開(kāi)端蓋進(jìn)行清洗；（2）腐蝕性大的流體走管內(nèi)，因?yàn)楦鼡Q管束的代價(jià)比更換殼體要低，且如將腐蝕性大

14、的流體走殼程，被腐蝕的不僅是殼體，還有管子外側(cè)（3）溫度低的流體置于殼側(cè)，這樣可以減小換熱器的散熱損失。37. 北方深秋季節(jié)的清晨，樹(shù)葉葉面上常常結(jié)霜。試問(wèn)樹(shù)葉上、下表面的哪一面上容易結(jié)霜？為什么？ 答：霜會(huì)容易結(jié)在樹(shù)葉的上表面，因?yàn)闃?shù)葉上表面朝向太空，而太空表面的溫度會(huì)低于攝氏零度；下表面朝向地面，而地球表面的溫度一般在零度以上。相對(duì)于下表面來(lái)說(shuō)，樹(shù)葉上表面向外輻射熱量較多，溫度下降的快，一旦低于零度時(shí)便會(huì)結(jié)霜38. 什么是物體的發(fā)射率和吸收率？二者在什么條件下相等？ 答：實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱為該物體的發(fā)射率；投射到物體表面的總能量中被吸收的能量所占的份額是物體的吸收

15、率。由基爾霍夫定律可知：當(dāng)物體表面為漫灰表面時(shí)，二者相等。39、窗玻璃對(duì)紅外線幾乎是不透過(guò)的，但為什么隔著玻璃曬太陽(yáng)卻使人感到暖和？ 答：窗玻璃對(duì)紅外線幾乎不透過(guò)，但對(duì)可見(jiàn)光則是可透過(guò)的，當(dāng)隔著玻璃曬太陽(yáng)時(shí)，太陽(yáng)光可以穿過(guò)玻璃進(jìn)入室內(nèi)，而室內(nèi)物體發(fā)出的紅外線卻被阻隔在室內(nèi)，因房間內(nèi)溫度越來(lái)越高，從而感到暖和。40、對(duì)流換熱過(guò)程微分方程式與導(dǎo)熱過(guò)程的第三類邊界條件表達(dá)式有什么不同之處？ 答：對(duì)流換熱過(guò)程微分方程式與導(dǎo)熱過(guò)程的第三類邊界條件表達(dá)式都可以用下式表示，但是，前者的導(dǎo)熱系數(shù)為流體的導(dǎo)熱系數(shù)，而且表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是未知的；后者的導(dǎo)熱系數(shù)為固體的導(dǎo)熱系數(shù)，而且表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是已知的。41、寫(xiě)出

16、豎平壁上膜狀凝結(jié)的冷凝雷諾數(shù)的表達(dá)式。 答：冷凝雷諾數(shù)：, 或者，其中42、為什么用電加熱時(shí)容易發(fā)生電熱管壁被燒毀的現(xiàn)象？而采用蒸汽加熱時(shí)則不會(huì)？ 答：用電加熱時(shí)，加熱方式屬于表面熱流密度可控制的，而采用蒸汽加熱時(shí)則屬于壁面溫度可控制的情形。由大容器飽和沸騰曲線可知，當(dāng)熱流密度一旦超過(guò)臨界熱流密度時(shí)，工況就有可能很快跳至穩(wěn)定的膜態(tài)沸騰，使得表面溫度快速上升，當(dāng)超過(guò)壁面得燒毀溫度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的燒毀；采用蒸汽加熱由于壁面溫度可控制，就容易控制壁面的溫升，避免設(shè)備壁面溫度過(guò)度升高，使其溫度始終低于設(shè)備的燒毀溫度。43、用熱電偶監(jiān)測(cè)氣流溫度隨時(shí)間變化規(guī)律時(shí)，應(yīng)如何選擇熱電偶節(jié)點(diǎn)的大?。?答：在其它

17、條件相同時(shí)，熱電偶節(jié)點(diǎn)越大，它的溫度變化一定幅度所需要吸收（或放出）的熱量越多，此時(shí)雖然節(jié)點(diǎn)換熱表面積也有所增大，但其增大的幅度小于體積增大的幅度。故綜合地講，節(jié)點(diǎn)大的熱電偶在相同的時(shí)間內(nèi)吸收熱量所產(chǎn)生的溫升要小一些。由定義知，為節(jié)點(diǎn)的半徑，顯然，節(jié)點(diǎn)半徑越小，時(shí)間常數(shù)越小，熱電偶的相應(yīng)速度越快。44、由導(dǎo)熱微分方程可知，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱只與熱擴(kuò)散率有關(guān)，而與導(dǎo)熱系數(shù)無(wú)關(guān)。你認(rèn)為對(duì)嗎？ 答：由于描述一個(gè)導(dǎo)熱問(wèn)題的完整數(shù)學(xué)表達(dá)，不僅包括控制方程，還包括定解條件。雖然非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱控制方程只與熱擴(kuò)散率有關(guān)，但邊界條件中卻有可能包括導(dǎo)熱系數(shù)。因此，上述觀點(diǎn)不正確。45、由對(duì)流換微分方程可知，該式中沒(méi)有出現(xiàn)流速

18、，有人因此認(rèn)為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流體速度場(chǎng)無(wú)關(guān)。你認(rèn)為對(duì)嗎？答：這種說(shuō)法不正確，因?yàn)樵诿枋隽鲃?dòng)的能量方程中，對(duì)流項(xiàng)含有流體速度，要獲得流體的溫度場(chǎng)，必須先獲得流體的速度場(chǎng)，在對(duì)流換熱中流動(dòng)與換熱是密不可分的。因此，對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流體速度有關(guān)。 46 不凝結(jié)氣體含量如何影響了蒸汽凝結(jié)時(shí)的對(duì)流換熱系數(shù)值？其影響程度如何？凝汽器如何解決這個(gè)問(wèn)題？答：（ 1 ）因在工業(yè)凝汽器設(shè)備的凝結(jié)溫度下，蒸汽中所含有的空氣等氣體是不會(huì)凝結(jié)的，故稱這些氣體成分為不凝結(jié)氣體。當(dāng)蒸汽凝結(jié)時(shí)，不凝結(jié)氣體聚積在液膜附近，形成不凝結(jié)氣體層，遠(yuǎn)處的蒸汽在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散方式穿過(guò)這個(gè)氣體層，這就使凝結(jié)換熱

19、過(guò)程增加了一個(gè)熱阻，即氣相熱阻，所以 c 降低 （ 2 ）在一般冷凝溫差下，當(dāng)不凝結(jié)氣體含量為 1% 時(shí)，換熱系數(shù)將只達(dá)純凈蒸汽的 40% 左右，后果是很嚴(yán)重的。（ 3 ）這是凝汽器必須裝設(shè)抽氣器的主要原因之一 47 寫(xiě)出直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式，它是根據(jù)什么原理建立起來(lái)的？它在導(dǎo)熱問(wèn)題的分析計(jì)算中有何作用？答：1）直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式為 它是根據(jù)導(dǎo)熱基本定律（或傅里葉定律）和能量守恒定律建立起來(lái)的。 3）作用：確定導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布（或溫度場(chǎng)）48.氣體輻射有哪些特點(diǎn)？ 答：（1）氣體的輻射（和吸收）對(duì)波長(zhǎng)有強(qiáng)烈的選擇性，即它只能輻射和吸收某些波長(zhǎng)范圍內(nèi)的能量。（

20、2）氣體的輻射（和吸收）是在整個(gè)容積中進(jìn)行的。固體和液體不能穿透熱射線，所以它們的輻射（和吸收）只在表面進(jìn)行49. 為什么高溫過(guò)熱器一般采用順流式和逆流式混合布置的方式？ 答：1）因?yàn)樵谝欢ǖ倪M(jìn)出口溫度條件下，逆流的平均溫差最大，順流的平均溫差最小，即采用逆流方式有利于設(shè)備的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。2）但逆流式換熱器也有缺點(diǎn)，其熱流體和冷流體的最高溫度集中在換熱器的同一端，使得該處的壁溫較高，即這一端金屬材料要承受的溫度高于順流型換熱器，不利于設(shè)備的安全運(yùn)行。3）所以高溫過(guò)熱器一般采用順流式和逆流式混合布置的方式，即在煙溫較高區(qū)域采用順流布置，在煙溫較低區(qū)域采用逆流布置50.簡(jiǎn)述物性參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)和粘度對(duì)表面

21、傳熱系數(shù)的影響 答：1）導(dǎo)熱系數(shù)大，則流體內(nèi)部、流體與壁面間的導(dǎo)熱熱阻小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)就大。 2）粘度大，流速就低，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)就小。 44. 蒸汽凝結(jié)換熱中有不凝結(jié)氣體存在時(shí)，對(duì)凝結(jié)換熱有什么影響？答：形成氣體熱阻，使表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大大減少。 45.角系數(shù)有哪些特性？ （1）角系數(shù)的相對(duì)性 （2）角系數(shù)的完整性 （3）角系數(shù)的可加性 （ 二、計(jì)算題1、室內(nèi)一根水平放置的無(wú)限長(zhǎng)的蒸汽管道， 其保溫層外徑d=583 mm，外表面實(shí)測(cè)平均溫度及空氣溫度分別為 ，此時(shí)空氣與管道外表面間的自然對(duì)流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=3.42 W /(m2 K), 墻壁的溫度近似取為室內(nèi)空氣的溫度，保溫層外表面的發(fā)射率

22、問(wèn)：（1） 此管道外壁的換熱必須考慮哪些熱量傳遞方式；（2）計(jì)算每米長(zhǎng)度管道外壁的總散熱量。 解：（1）此管道外壁的換熱有輻射換熱和自然對(duì)流換熱兩種方式。（2）把管道每米長(zhǎng)度上的散熱量記為當(dāng)僅考慮自然對(duì)流時(shí)，單位長(zhǎng)度上的自然對(duì)流散熱近似地取墻壁的溫度為室內(nèi)空氣溫度，于是每米長(zhǎng)度管道外表面與室內(nèi)物體及墻壁之間的輻射為：總的散熱量為 x t O 2、如圖所示的墻壁，其導(dǎo)熱系數(shù)為50W/(m·K),厚度為50mm，在穩(wěn)態(tài)情況下的墻壁內(nèi)的一維溫度分布為：t=200-2000x2，式中t的單位為0C，x單位為m。試求：(1)墻壁兩側(cè)表面的熱流密度；(2)墻壁內(nèi)單位體積的內(nèi)熱源生成的熱量。解：(

23、1)由傅立葉定律所以墻壁兩側(cè)的熱流密度（2）由導(dǎo)熱微分方程得：3、一根直徑為1mm的銅導(dǎo)線，每米的電阻為。導(dǎo)線外包有厚度為0.5mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m·K)的絕緣層。限定絕緣層的最高溫度為650C，絕緣層的外表面溫度受環(huán)境影響，假設(shè)為400C。試確定該導(dǎo)線的最大允許電流為多少？解：(1)以長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)線為例，導(dǎo)線通電后生成的熱量為,其中的一部分熱量用于導(dǎo)線的升溫，其熱量為：一部分熱量通過(guò)絕熱層的導(dǎo)熱傳到大氣中，其熱量為：。根據(jù)能量守恒定律知當(dāng)導(dǎo)線達(dá)到最高溫度時(shí)，導(dǎo)線處于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，4、解：以長(zhǎng)度為L(zhǎng)的導(dǎo)線為例，通電后生成的熱量為I2RL。所生成的熱量，一部分通過(guò)絕緣層以導(dǎo)熱方

24、式傳遞到大氣中，另一部分熱量則用于導(dǎo)線溫度的升高。(1) 導(dǎo)熱熱量(2) 溫度的升高所需要的熱量(3)根據(jù)能量守恒定律有：(4)當(dāng)時(shí)，導(dǎo)線處于最高溫度。于是，即4、初溫為250C的熱電偶被置于溫度為2500C的氣流中，設(shè)熱電偶節(jié)點(diǎn)可以近似看成球形，要使其時(shí)間常數(shù)，問(wèn)熱節(jié)點(diǎn)的直徑為多大？忽略熱電偶引線的影響，且熱節(jié)點(diǎn)與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=300W /(m2 K)，熱節(jié)點(diǎn)材料的物性參數(shù)為：導(dǎo)熱系數(shù)為20W/(m·K)，如果氣流與熱節(jié)點(diǎn)間存在著輻射換熱，且保持熱電偶時(shí)間常數(shù)不變，則對(duì)所需熱節(jié)點(diǎn)直徑大小有和影響？ 解：（1）解：由于熱電偶的直徑較小，一般滿足集總參數(shù)條件，時(shí)間常數(shù)為,故

25、熱電偶直徑：驗(yàn)證畢渥數(shù)Bi是否滿足集總參數(shù)法： 滿足集總參數(shù)法條件。 (2)若熱節(jié)點(diǎn)與氣流間存在輻射換熱，則總的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h（包括對(duì)流和輻射）將增加，由知，要保持不變，可以使增加，即熱節(jié)點(diǎn)的直徑增加。5、空氣以10m/s速度外掠0.8m長(zhǎng)的平板，故熱電偶的直徑：驗(yàn)證Bi數(shù)是否滿足集總參數(shù)法：說(shuō)明上述假設(shè)是正確的。5、空氣以10m/s速度外掠0.8m的長(zhǎng)平板，,，計(jì)算該平板在臨界雷諾數(shù)下的、全板平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)以及換熱量。（層流時(shí)平板表面局部努塞爾數(shù)，紊流時(shí)平板表面局部努塞爾數(shù)，板寬為1m，已知，定性溫度時(shí)的物性參數(shù)為：，）解：(1)根據(jù)臨界雷諾數(shù)求解由層流轉(zhuǎn)變到紊流時(shí)的臨界長(zhǎng)度,此時(shí)空氣得物

26、性參數(shù)為：，由于板長(zhǎng)是0.8m，所以，整個(gè)平板表面的邊界層的流態(tài)皆為層流(2)板長(zhǎng)為0.8m時(shí)，整個(gè)平板表面的邊界層的雷諾數(shù)為：解：臨界長(zhǎng)度由于板長(zhǎng)為0.8m，所以整個(gè)平板表面的流動(dòng)邊界層流態(tài)皆為層流。此時(shí)當(dāng)平板長(zhǎng)度為0.8m時(shí)，雷諾數(shù)全板平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù): 全板平均表面換熱量6、如圖所示為真空輻射爐，球心處有一黑體加熱元件，試指出，黑體對(duì)A、B、C三處中何處定向輻射強(qiáng)度最大？何處輻射熱流最大？假設(shè)A、B、C三處對(duì)球心所張的立體角相同。解：（1）由黑體輻射的蘭貝特定律知，黑體的定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)，故(2) 對(duì)于A、B、C三處，由于立體角相同，且由蘭貝特定律知，A處輻射力最大，即A處輻射熱流

27、最大；C處輻射力最小，即C處輻射熱流最小。7、 試證明：在兩個(gè)平行平板之間加上 塊遮熱板后，輻射換熱量將減小到無(wú)遮熱板時(shí)的 。假設(shè)各板均為漫灰表面，且發(fā)射率相同，皆為，板的面積皆為A。 證明無(wú)遮熱板時(shí)，對(duì)兩個(gè)無(wú)限長(zhǎng)的平板來(lái)說(shuō)，所以(2)有塊遮熱板時(shí)，所以8、用裸露的熱電偶測(cè)煙氣管道內(nèi)的溫度，測(cè)量值為，管道內(nèi)壁溫度，煙氣對(duì)熱電偶表面的對(duì)流換熱系數(shù)，熱電偶表面的黑度，求煙氣的真實(shí)溫度。如果其它條件不變，給熱電偶加以黑度為0.8的足夠長(zhǎng)的遮熱罩，煙氣對(duì)遮熱罩的對(duì)流換熱系數(shù)與煙氣對(duì)熱電偶表面的對(duì)流換熱系數(shù)相同，此時(shí)熱電偶的測(cè)量值是多少？解：(1)熱電偶節(jié)點(diǎn)從煙氣中吸熱為熱電偶節(jié)點(diǎn)對(duì)管壁的放熱為相對(duì)熱電

28、偶節(jié)點(diǎn)，管壁的面積是非常大的，因此有及，此時(shí)當(dāng)熱電偶節(jié)點(diǎn)處于熱平衡時(shí)，即其中：煙氣的真實(shí)溫度為(2)當(dāng)給熱電偶加以遮熱罩時(shí)，構(gòu)成了有3個(gè)實(shí)體組成的換熱系統(tǒng)，其中熱電偶節(jié)點(diǎn)從煙氣吸熱的同時(shí)，還要向遮熱罩放熱，穩(wěn)態(tài)平衡式為（3代表遮熱罩）考慮到及，則遮熱罩的內(nèi)外側(cè)從煙氣及熱電偶吸熱，同時(shí)向管壁放熱，穩(wěn)態(tài)平衡式為（3代表遮熱罩）考慮到及，則由于,所以上式右邊第一項(xiàng)可以省略，于是，即 對(duì)此式進(jìn)行試湊法得：,將代入并同試湊法得：9、溫度的空氣平行掠過(guò)一表面溫度為的平板表面，故熱電偶的直徑：驗(yàn)證Bi數(shù)是否滿足集總參數(shù)法：說(shuō)明上述假設(shè)是正確的。5、空氣以10m/s速度外掠0.8m的長(zhǎng)平板，平板下表面絕熱。平

29、板沿流動(dòng)方向的長(zhǎng)度為0.2m，寬度為0.1m。此時(shí)按平板長(zhǎng)度計(jì)算的雷諾數(shù)。試確定：1）平板表面與空氣間的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱量；2）如果空氣的流速增大為原來(lái)的10倍時(shí)，其它條件不變，平板表面與空氣間的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱量。 解：(1)空氣的定性溫度，此時(shí)的物性參數(shù)為：，由于，屬層流流態(tài)。故換熱量（2）若流速增加10倍，屬紊流流態(tài)。10、當(dāng)流體為空氣時(shí)，對(duì)橫掠平板的強(qiáng)制對(duì)流換熱進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定，測(cè)得空氣溫度相同時(shí)的結(jié)果如下：（8分）當(dāng)時(shí)，；當(dāng)時(shí)，。假定換熱規(guī)律遵循如下函數(shù)形式：，其中，為常數(shù)，正方形的特征尺寸為對(duì)角線長(zhǎng)度為。試確定：指數(shù)的大??？ 解：由題意知， 由相似準(zhǔn)則關(guān)系式知即，對(duì)于空氣：

30、所以 又 ，所以 因此， ，11，兩塊平行放置的平板 1 和 2 ，相關(guān)尺寸如圖示。已知： t 1 =177 、 t 2 =27 、 1 =0.8 、   2 =0.4 、 X 1 ， 2  0.2 。試用網(wǎng)絡(luò)法求：1.兩平板之間的輻射換熱量；  2.若兩平板均為黑體表面，輻射換熱量又等于多少？（ 1 ） (

31、             (2 分 )             =1105.65W （ 1 分）     若兩表面為黑體表面，則                  

32、60;        =1492.63W12 一臺(tái)逆流式換熱器用水來(lái)冷卻潤(rùn)滑油。流量為 2.5kg /s 的冷卻水在管內(nèi)流動(dòng)，其進(jìn)出口溫度分別為 15  和 60  ，比熱為 4174J/(kg · k) ；熱油進(jìn)出口溫度分別為 110 和 70 ，比熱為 2190 J/(kg · k) 

33、。傳熱系數(shù)為 400W （ m 2 · k ）。試計(jì)算所需的傳熱面積  已知： q m2 =2.5kg/s           解：計(jì)算平均溫差        （ 2 ）計(jì)算水所吸收的熱量 （ 3 ）計(jì)算傳熱面積   由 得 13. 平壁，厚度 = 80mm ，兩表面溫度分別維持在 20 （ ）和 0 ，平壁的高溫面受到流體的加熱，流體溫度 t f = 100 , 表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) W/ （ m 2 · k ）。當(dāng)處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，試確定平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)。解：得 14. 壓縮空氣在中間冷卻器的管外橫掠流過(guò)， a 0 =90W/(m 2