傳熱學(xué)1-4章復(fù)習(xí)題

1、第一部分：必背的公式1. 通過單層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱流量的計算公式2. 通過單層圓筒壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱熱流量的計算公式3. 牛頓冷卻公式5. 傳熱方程式第二部分：必背的物理概念表達(dá)式或定義式1. 導(dǎo)熱的傅立葉定律數(shù)學(xué)表達(dá)式在直角坐標(biāo)系中，x坐標(biāo)方向上，或2. 肋片效率肋片的理想散熱量是指整個肋片均處在肋根溫度下的散熱量。3. 畢渥數(shù)、傅立葉數(shù)和時間常數(shù)的表達(dá)式， 第三部分：應(yīng)掌握的傳熱學(xué)基本概念和基本理論1 溫度場、溫度梯度、等溫線。2 導(dǎo)熱微分方程式中各項的意義，對一個具體的導(dǎo)熱問題，如何描述？對常見的三類邊界條件如何描述？3 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中的非正規(guī)狀況階段和正規(guī)狀況階段。4 采用集總參數(shù)法分析非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

2、的基本思想和方法。5 半無限大物體的概念。6 導(dǎo)熱問題數(shù)值求解的基本思想和基本步驟。7 熱平衡法建立節(jié)點離散方程。8 代數(shù)方程組迭代求解的基本過程。9 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱數(shù)值求解中顯示差分格式和隱式差分格式及其優(yōu)缺點。第四部分：應(yīng)掌握的計算問題1. 通單層平壁或圓筒壁的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱計算。1. 應(yīng)用熱阻概念對通過多層平壁或圓筒壁的導(dǎo)熱問題和傳熱過程的分析和計算。2. 對于一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，采用海斯勒圖的計算。第一章 概 論一、 名詞解釋1熱流量：單位時間內(nèi)所傳遞的熱量2熱流密度：單位傳熱面上的熱流量3導(dǎo)熱：當(dāng)物體內(nèi)有溫度差或兩個不同溫度的物體接觸時，在物體各部分之間不發(fā)生相對位移的情況下，物質(zhì)微粒(分子、原子

3、或自由電子)的熱運動傳遞了熱量，這種現(xiàn)象被稱為熱傳導(dǎo)，簡稱導(dǎo)熱。 4對流傳熱：流體流過固體壁時的熱傳遞過程，就是熱對流和導(dǎo)熱聯(lián)合用的熱量傳遞過程，稱為表面對流傳熱，簡稱對流傳熱。5輻射傳熱：物體不斷向周圍空間發(fā)出熱輻射能，并被周圍物體吸收。同時，物體也不斷接收周圍物體輻射給它的熱能。這樣，物體發(fā)出和接收過程的綜合結(jié)果產(chǎn)生了物體間通過熱輻射而進(jìn)行的熱量傳遞，稱為表面輻射傳熱，簡稱輻射傳熱。6總傳熱過程：熱量從溫度較高的流體經(jīng)過固體壁傳遞給另一側(cè)溫度較低流體的過程，稱為總傳熱過程，簡稱傳熱過程。 7對流傳熱系數(shù)：單位時間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為1K是的對流傳熱量，單位為W(m2

4、3;K)。對流傳熱系數(shù)表示對流傳熱能力的大小。8輻射傳熱系數(shù)：單位時間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為1K是的輻射傳熱量，單位為W(m2·K)。輻射傳熱系數(shù)表示輻射傳熱能力的大小。9復(fù)合傳熱系數(shù)：單位時間內(nèi)單位傳熱面當(dāng)流體溫度與壁面溫度差為1K是的復(fù)合傳熱量，單位為W(m2·K)。復(fù)合傳熱系數(shù)表示復(fù)合傳熱能力的大小。10總傳熱系數(shù)：總傳熱過程中熱量傳遞能力的大小。數(shù)值上表示傳熱溫差為1K時，單位傳熱面積在單位時間內(nèi)的傳熱量。二、 填空題1 熱量傳遞的三種基本方式為 、 、 。（熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射）2 熱流量是指 ，單位是 。熱流密度是指 ，單位是 。（單位時間內(nèi)所傳

5、遞的熱量，W，單位傳熱面上的熱流量，W/m2）3 總傳熱過程是指 ，它的強烈程度用 來衡量。(熱量從溫度較高的流體經(jīng)過固體壁傳遞給另一側(cè)溫度較低流體的過程，總傳熱系數(shù))4 總傳熱系數(shù)是指 ，單位是 。（傳熱溫差為1K時，單位傳熱面積在單位時間內(nèi)的傳熱量，W(m2·K)）5 導(dǎo)熱系數(shù)的單位是 ；對流傳熱系數(shù)的單位是 ；傳熱系數(shù)的單位是 。 （W(m·K)，W(m2·K)，W(m2·K)）6 復(fù)合傳熱是指 ，復(fù)合傳熱系數(shù)等于 之和，單位是 。 （對流傳熱與輻射傳熱之和，對流傳熱系數(shù)與輻射傳熱系數(shù)之和，W(m2·K)）7 單位面積熱阻rt的單位是 ；

6、總面積熱阻Rt的單位是 。 （m2·K/W，K/W）8 單位面積導(dǎo)熱熱阻的表達(dá)式為 。（/）9 單位面積對流傳熱熱阻的表達(dá)式為 。 （1/h）10 總傳熱系數(shù)K與單位面積傳熱熱阻rt的關(guān)系為 。 （rt=1/K）11 總傳熱系數(shù)K與總面積A的傳熱熱阻Rt的關(guān)系為 。 （Rt=1/KA）12 穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指 。（物體中各點溫度不隨時間而改變的熱量傳遞過程。）13 非穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指 。（物體中各點溫度隨時間而改變的熱量傳遞過程。）14 某燃煤電站過熱器中，煙氣向管壁傳熱的輻射傳熱系數(shù)為30W/(m2.K)，對流傳熱系數(shù)為70W/(m2.K),其復(fù)合傳熱系數(shù)為 。 （100 W/(m2

7、.K)）15由爐膛火焰向水冷壁傳熱的主要方式是 。 （熱輻射）16由煙氣向空氣預(yù)熱器傳熱的主要方式是 。 （熱對流）17已知一傳熱過程的熱阻為0.035K/W，溫壓為70，則其熱流量為 。 （2kW）18一大平壁傳熱過程的傳熱系數(shù)為100W/(m2.K)，熱流體側(cè)的傳熱系數(shù)為200W/(m2.K)，冷流體側(cè)的傳熱系數(shù)為250W(m2.K)，平壁的厚度為5mm，則該平壁的導(dǎo)熱系數(shù)為 ，導(dǎo)熱熱阻為 。 （5 W/(m.K)，0.001(m2.K)/W）19總傳熱方程式可表示為 或q 。 （KAt，Kt）20已知平壁厚0.02m，熱阻為0.02m2.K/W，其導(dǎo)熱系數(shù)為 。 （1 W/(m·

8、;K)）三、選擇題1下列哪幾種傳熱過程不需要有物體的宏觀運動? (1)導(dǎo)熱 (2)對流 (3)輻射 (4)復(fù)合傳熱 2熱流密度q與熱流量的關(guān)系為（以下式子A為傳熱面積，為導(dǎo)熱系數(shù)，h為對流傳熱系數(shù)）： (1)qA (2)q/A (3)q= (4)qh3如果在水冷壁的管子里結(jié)了一層水垢，其他條件不變，管壁溫度與無水垢時相比將： (1)不變 (2)提高 (3)降低 (4)隨機改變4下列哪一種表達(dá)式是錯誤的? ( ) (1)qt/ (2)qht (3)qkt (4)qrtt5導(dǎo)熱系數(shù)的單位是： ( ) (1)W/(m2.K) (2)W/m2 (3)W/(m·K) (4)m2.K/W6在傳熱

9、過程中，系統(tǒng)傳熱量與下列哪一個參數(shù)成反比? ( ) (1)傳熱面積 (2)流體溫差 (3)傳熱系數(shù) (4)傳熱熱阻7. 在穩(wěn)態(tài)傳熱過程中，傳熱溫差一定，如果希望系統(tǒng)傳熱量增大，則不能采用下述哪種手段? ( ) (1)增大系統(tǒng)熱阻 (2)增大傳熱面積 (3)增大傳熱系數(shù) (4)增大對流傳熱系數(shù)8. 試判斷下述幾種傳熱過程中哪一種的傳熱系數(shù)最小? (1)從氣體到氣體傳熱 (2)從氣體到水傳熱 (3)從油到水傳熱 (4)從凝結(jié)水蒸氣到水傳熱9若已知對流傳熱系數(shù)為78W(m2.K)，則其單位面積對流傳熱熱阻為多少?(1)78W/(m·K) (2)1/78m·K/W(3)1/78m2

10、·K/W (4)78W(m2·K)10單位時間通過單位面積的熱量稱為什么?一般用什么符號表示? (1)熱流密度，q (2)熱流密度， (3)熱流量，q (4)熱流量，11太陽與地球間的熱量傳遞屬于下述哪種傳熱方式? (1)導(dǎo)熱 (2)熱對流 (3)熱輻射 (4)以上幾種都不是12熱流量與溫差成正比，與熱阻成反比，此規(guī)律稱為什么? (1)導(dǎo)熱基本定律 (2)熱路歐姆定律 (3)牛頓冷卻公式 (4)傳熱方程式 13傳熱過程熱路圖的原理是什么? (1)傅里葉定律 (2)牛頓冷卻公式 (3)斯蒂芬-波爾茲曼定律 (4)熱路歐姆定律14某一傳熱過程的熱流密度q500W/m2，冷、熱流

11、體間的溫差為10，其傳熱系數(shù)和單位面積的總傳熱熱阻各為多少？( ) (1)K50W/(m2.K)，rt0.05m2.K/W (2)K0.02W/(m2.K)，rt50m2.K/W (3)K50W/(m2.K)，rt0.02m2.K/W (4)K50W/(m2.K)，rt0.05K/W15平板的單位面積導(dǎo)熱熱阻的計算式應(yīng)為哪一個? (1)/ (2)/(KA) (3)1h (4)1/(KA)四、簡答題1試述三種熱量傳遞基本方式的差別，并各舉12個實際例子說明。（提示：從三種熱量傳遞基本方式的定義及特點來區(qū)分這三種熱傳遞方式）2請說明在傳熱設(shè)備中，水垢、灰垢的存在對傳熱過程會產(chǎn)生什么影響?如何防止?

12、 （提示：從傳熱過程各個環(huán)節(jié)的熱阻的角度，分析水垢、灰垢對換熱設(shè)備傳熱能力與壁面的影響情況）3. 試比較導(dǎo)熱系數(shù)、對流傳熱系數(shù)和總傳熱系數(shù)的差別，它們各自的單位是什么? （提示：寫出三個系數(shù)的定義并比較，單位分別為W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4在分析傳熱過程時引入熱阻的概念有何好處?引入熱路歐姆定律有何意義? （提示：分析熱阻與溫壓的關(guān)系，熱路圖在傳熱過程分析中的作用。）5結(jié)合你的工作實踐，舉一個傳熱過程的實例，分析它是由哪些基本熱量傳遞方式組成的。（提示：學(xué)會分析實際傳熱問題，如水冷式內(nèi)燃機等）6在空調(diào)房間內(nèi)，夏季與冬季室內(nèi)溫度都保持在2

13、2左右，夏季人們可以穿短袖襯衣，而冬季則要穿毛線衣。試用傳熱學(xué)知識解釋這一現(xiàn)象。 （提示：從分析不同季節(jié)時墻體的傳熱過程和壁溫，以及人體與墻表面的熱交換過程來解釋這一現(xiàn)象（主要是人體與墻面的輻射傳熱的不同）第二章 熱傳導(dǎo)一、名詞解釋1溫度場：某一瞬間物體內(nèi)各點溫度分布的總稱。一般來說，它是空間坐標(biāo)和時間坐標(biāo)的函數(shù)。2等溫面(線)：由物體內(nèi)溫度相同的點所連成的面（或線）。3溫度梯度：在等溫面法線方向上最大溫度變化率。4熱導(dǎo)率：物性參數(shù)，熱流密度矢量與溫度降度的比值，數(shù)值上等于1 Km的溫度梯度作用下產(chǎn)生的熱流密度。熱導(dǎo)率是材料固有的熱物理性質(zhì)，表示物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。5導(dǎo)溫系數(shù)：材料傳播溫度變化

14、能力大小的指標(biāo)。6穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體中各點溫度不隨時間而改變的導(dǎo)熱過程。7非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體中各點溫度隨時間而改變的導(dǎo)熱過程。8傅里葉定律：在各向同性均質(zhì)的導(dǎo)熱物體中，通過某導(dǎo)熱面積的熱流密度正比于該導(dǎo)熱面法向溫度變化率。9保溫(隔熱)材料：0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時)的材料。10肋效率：肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。11接觸熱阻：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙，給導(dǎo)熱過程帶來額外熱阻。12定解條件(單值性條件)：使微分方程獲得適合某一特定問題解的附加條件，包括初始條件和邊界條件。二、填空題1 導(dǎo)熱基本定律是_定律，可表述為 。（傅立

15、葉，）2 非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，物體內(nèi)的_場和熱流量隨_而變化。（溫度，時間）3 導(dǎo)溫系數(shù)的表達(dá)式為_，單位是_，其物理意義為_。（a=/c,m2/s,材料傳播溫度變化能力的指標(biāo)）4 肋效率的定義為_。（肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。）5 按照導(dǎo)熱機理，水的氣、液、固三種狀態(tài)中_態(tài)下的導(dǎo)熱系數(shù)最小。（氣）6 一般，材料的導(dǎo)熱系數(shù)與_和_有關(guān)。（種類，溫度）7 保溫材料是指_的材料.（0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時)）8 已知材料的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系為0(1+bt)，當(dāng)材料兩側(cè)壁溫分別為t1、t2時，其平均導(dǎo)熱系數(shù)可取 下的導(dǎo)熱系數(shù)。(（t1+t2）/2)9 發(fā)電

16、機水冷、氫冷、空冷三種方式中，以 方式的效果最好， 方式的效果最差。(水冷、空冷)10 第三類邊界條件是指已知 。(物體邊界與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體的溫度tf)11 及其單值性條件可以完整地描述一個具體的導(dǎo)熱問題。(導(dǎo)熱微分方程)12 第一類邊界條件是 。（給定物體邊界上任何時刻的溫度分布）13 初始條件是指 。 （如以某時刻作為時間的起算點，在該時刻導(dǎo)熱物體內(nèi)的溫度分布）14 通過長圓筒壁導(dǎo)熱時，圓筒壁內(nèi)的溫度呈 分布規(guī)律. （對數(shù)曲線）15 溫度梯度表示溫度場內(nèi)的某一地點等溫面法線方向的 。 （溫度變化率）16 第二類邊界條件是指 。 （給定物體邊界上任何時刻的熱流密度q w

17、分布）三、選擇題1 當(dāng)采用加肋片的方法增強傳熱時，最有效的辦法是將肋片加在哪一側(cè)? ( )(1)傳熱系數(shù)較大的一側(cè) （2）傳熱系數(shù)較小的一側(cè)(3)流體溫度較高的一側(cè) （4）流體溫度較低的一側(cè)2 下列各參數(shù)中，屬于物性參數(shù)的是：(1)肋化系數(shù) (2)導(dǎo)熱系數(shù) （3）導(dǎo)溫系數(shù) （4）傳熱系數(shù)3 導(dǎo)溫系數(shù)的物理意義是什么?（1） 表明材料導(dǎo)熱能力的強弱（2） 反映了材料的儲熱能力（3） 反映材料傳播溫度變化的能力（4） 表明導(dǎo)熱系數(shù)大的材料一定是導(dǎo)溫系數(shù)大的材料4 常溫下，下列物質(zhì)中哪一種材料的導(dǎo)熱系數(shù)較大?(1)純銅 (2)碳鋼(3)不銹鋼 (4)黃銅5 溫度梯度表示溫度場內(nèi)的某一點等溫面上什么方

18、向的溫度變化率? (1)切線方向 (2)法線方向(3)任意方向 (4)溫度降低方向6 接觸熱阻的存在使相接觸的兩個導(dǎo)熱壁面之間產(chǎn)生什么影響?(1)出現(xiàn)溫差 (2)出現(xiàn)臨界熱流(3)促進(jìn)傳熱 (4)沒有影響7 下述哪一點不是熱力設(shè)備與冷凍設(shè)備加保溫材料的目的?(1)防止熱量(或冷量)損失 (2)提高熱負(fù)荷(3)防止?fàn)C傷(或凍傷) (4)保持流體溫度8 某熱力管道采用兩種導(dǎo)熱系數(shù)不同的保溫材料進(jìn)行保溫，為了達(dá)到較好的保溫效果，應(yīng)將哪種材料放在內(nèi)層?(1)導(dǎo)熱系數(shù)較大的材料 (2)導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料(3)任選一種均可 (4)無法確定9 金屬含有較多的雜質(zhì)，則其導(dǎo)熱系數(shù)將如何變化?（1）變大 （2）變

19、?。?）不變 （4）可能變大，也可能變小10 下列材料中，導(dǎo)熱材料較差的材料是什么？(1)鋁合金 (2)鑄鐵(3)不銹鋼 (4)普通玻璃 11 物體之間發(fā)生熱傳導(dǎo)的動力是什么?(1)溫度場 (2)溫差(3)等溫面 (4)微觀粒子運動 12 下面哪種物質(zhì)材料具有較大的導(dǎo)熱系數(shù)?（1）水 （2）空氣（3）水蒸氣 （4）冰塊13 通過大平壁導(dǎo)熱時，大平壁內(nèi)的溫度分布規(guī)律是下述哪一種？(1)直線 (2)雙曲線(3)拋物線 (4)對數(shù)曲線14 若已知某種氣體的密度為0.617kgm3，比熱為1.122 kJ(kg·K)，導(dǎo)熱系數(shù)為0.0484W(m.K)，則其導(dǎo)溫系數(shù)是多少? ( )(1)14

20、.3m2s (2)69.9×10-6m2s(3)0.0699m2s (4)1.43×104m2s 15 已知某一導(dǎo)熱平壁的兩側(cè)壁面溫差是30，材料的導(dǎo)熱系數(shù)是22W(m.K)，通過的熱流密度是300Wm2，則該平壁的壁厚是多少? ( )(1)220m (2)22m （3）2.2m (4)0.22m16 第二類邊界條件是什么?（1） 已知物體邊界上的溫度分布。（2） 已知物體表面與周圍介質(zhì)之間的傳熱情況。（3） 已知物體邊界上的熱流密度。（4） 已知物體邊界上流體的溫度與流速。17 冬天用手分別觸摸置于同一環(huán)境中的木塊和鐵塊，感到鐵塊很涼，這是什么原因?(1)因為鐵塊的溫度比

21、木塊低 (2)因為鐵塊摸上去比木塊硬(3)因為鐵塊的導(dǎo)熱系數(shù)比木塊大 (4)因為鐵塊的導(dǎo)溫系數(shù)比木塊大18 什么情況下圓筒壁導(dǎo)熱可以按平壁處理? (1)當(dāng)其長度大于其外半徑的10倍時 (2)當(dāng)其長度是其壁厚的10倍時(3)當(dāng)其外徑大于2倍的內(nèi)徑時 (4)當(dāng)其外徑大于其壁厚的4倍時19 溫度升高時，氣體的導(dǎo)熱系數(shù)一般隨溫度會發(fā)生怎樣的變化? ( )(1)增大 (2)減小(3)不變 (4)可能增大也可能減小20 一般情況下，對于材料的導(dǎo)熱系數(shù)，下述哪種說法是錯誤的?（1）合金小于純金屬 (2)氣體小于固體(3)液體小于固體 (4)導(dǎo)電體小于非導(dǎo)電體21下列那種情況內(nèi)燃機汽缸溫度場不會隨時間發(fā)生變化

22、？(1)內(nèi)燃機啟動過程 (2)內(nèi)燃機停機 （3）內(nèi)燃機變工況運行 (4)內(nèi)燃機定速運行22在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中，已知三層平壁的內(nèi)外表面溫度差為120，三層熱阻之比R1 、R2、 R3=1：2：3，則各層的溫度降為 。(1)60、40、20 (2)70、40、10 （3）20、40、60 (4)10、40、7023材料的導(dǎo)熱能力與吸熱能力之比稱為 。(1)放熱系數(shù) (2)傳熱系數(shù) （3）導(dǎo)熱系數(shù) (4)導(dǎo)溫系數(shù)24蒸汽管道的內(nèi)外直徑分別為68mm和100mm，導(dǎo)熱系數(shù)1=63W/（m. ），內(nèi)表面溫度為140。今采用玻璃棉墊料保溫，2=0.053W/（m. ）。若要求保溫層外表面的溫度不超過50，且蒸汽

23、管道允許的熱損失ql=50W/m，則玻璃棉墊料保溫層的厚度至少為 。(1)41mm (2)54mm （3）91mm (4) 104mm 25 導(dǎo)熱體中不同溫度的等溫面將 。(1)互相相交 (2) 互不相交（3）互相相切 (4)不定26 材料的導(dǎo)溫系數(shù)是材料 和 的比值。(1)吸熱能力/導(dǎo)熱能力 (2) 導(dǎo)熱能力/吸熱能力（3）比熱容/導(dǎo)熱系數(shù) (4)導(dǎo)熱系數(shù)/比熱容27 固體壁面上敷設(shè)肋片后，其實際散熱量與假設(shè)整個肋表面處于肋基溫度下的散熱量的比值為 。(1)肋壁效率 (2) 肋化系數(shù) （3）肋片效率 (4)無明確的專用名稱28 忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的分析方法稱為 。(1)正規(guī)狀況法(2)數(shù)學(xué)

24、分析法 （3）數(shù)值解法 (4)集總參數(shù)法29 下列哪個是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的表達(dá)式？ (1)t=f（x，y，z） (2)t=f（y，） （3）t=f（x，y） (4)t=f（z，x）30 下列那個表示非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的無因次時間？ (1)Bi (2)Fo （3）e (4)r四、簡答題1 試解釋材料的導(dǎo)熱系數(shù)與導(dǎo)溫系數(shù)之間有什么區(qū)別和聯(lián)系。 （提示：從兩者的概念、物理意義、表達(dá)式方面加以闡述，如從表達(dá)式看，導(dǎo)溫系數(shù)與導(dǎo)熱系數(shù)成正比關(guān)系(a=/c)，但導(dǎo)溫系數(shù)不但與材料的導(dǎo)熱系數(shù)有關(guān)，還與材料的熱容量(或儲熱能力)也有關(guān)；從物理意義看，導(dǎo)熱系數(shù)表征材料導(dǎo)熱能力的強弱，導(dǎo)溫系數(shù)表征材料傳播溫度變化的能力的大小

25、，兩者都是物性參數(shù)。）2 試用所學(xué)的傳熱學(xué)知識說明用溫度計套管測量流體溫度時如何提高測溫精度。 （提示：溫度計套管可以看作是一根吸熱的管狀肋(等截面直肋)，利用等截面直肋計算肋端溫度th的結(jié)果，可得采用溫度計套管后造成的測量誤差t為t=tf-th=，其中，欲使測量誤差t下降，可以采用以下幾種措施： (1)降低壁面與流體的溫差(tf-t0)，也就是想辦法使肋基溫度t0接近tf，可以通過對流體通道的外表面采取保溫措施來實現(xiàn)。 (2)增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具體可以用以下手段實現(xiàn)：增加H，延長溫度計套管的長度；減小，采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料做溫度計套管，如采用不銹鋼管，不要用銅管。因為不

26、銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)比銅和碳鋼小。降低，減小溫度計套管的壁厚，采用薄壁管。提高h(yuǎn)增強溫度計套管與流體之間的熱交換。)3 試寫出直角坐標(biāo)系中，一維非穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源常導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱問題的導(dǎo)熱微分方程表達(dá)式；并請說明導(dǎo)熱問題常見的三類邊界條件。 ( 提示：直角坐標(biāo)系下一維非穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源導(dǎo)熱問題的導(dǎo)熱微分方程式第一類邊界條件：>0,tw=fw(x, )第二類邊界條件：>0,第三類邊界條件：>0,4 在一根蒸汽管道上需要加裝一根測溫套管，有三種材料可選：銅、鋁、不銹鋼。問選用哪種材料所引起的測溫誤差最小，為什么?為減小測量誤差，在套管尺寸的選擇上還應(yīng)注意哪些問題?（提示：與簡答題2的第(2)點類

27、似，套管材料應(yīng)選用不銹鋼，因給出的三種材料中，不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)最?。? 什么是接觸熱阻?減少固體壁面之間的接觸熱阻有哪些方法? （提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙，給導(dǎo)熱過程帶來額外熱阻稱為接觸熱阻，接觸熱阻的存在使相鄰的兩個表面產(chǎn)生溫降(溫度不連續(xù))。接觸熱阻主要與表面粗糙度、表面所受壓力、材料硬度、溫度及周圍介質(zhì)的物性等有關(guān)，因此可以從這些方面考慮減少接觸熱阻的方法，此外，也可在固體接觸面之間襯以導(dǎo)熱系數(shù)大的銅箔或鋁箔等以減少接觸熱阻。）傅里葉定律：單位時間內(nèi)通過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始倕?shù)法：忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡

28、化分析方法數(shù)值分析法的基本思想：對物理問題進(jìn)行數(shù)值求解的基本思想可以概括為：把原來的時間、空間坐標(biāo)系中連續(xù)的物理量的場，用有限個離散點上的值的集合來代替，通過求解按一定方法建立起來的關(guān)于這些值的代數(shù)方程，來獲得離散點上被求物理量的值。復(fù)習(xí)題 基本概念 :   傳熱 : 由熱力學(xué)第二定律 , 凡是有溫差的地方 , 就有熱量自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn)移 , 這種由于溫差引起的熱量轉(zhuǎn)移過程統(tǒng)稱為 -.   導(dǎo)熱 : 是指物體內(nèi)不同溫度的各部分之間或不同溫度的物體相接觸時 , 發(fā)生的熱量傳輸?shù)默F(xiàn)象 .   對流 : 指物體各部分之間發(fā)生相對位移而引起的熱量傳輸現(xiàn)象 .

29、計算題 :   1 有一直徑為 5cm 的鋼球，初始溫度為 450 ，將其突然置于溫度為 30 空氣中，設(shè)鋼球表面與周圍環(huán)境間的總換熱系數(shù)為 24w/( m 2 . ) ，試計算鋼球冷卻到 300 所需的時間。已知鋼球的 c =0.48kJ/(kg. ) , =7753kg/m 3 , =33w/(m. ). （ 8 分）       解 : 先驗算 Bi 準(zhǔn)數(shù) , 鋼球的特征尺寸為 :          故可以按薄材加熱處理

30、 .                     =57.0s=0.158h     2 具有內(nèi)熱源并均勻分布的平壁，壁厚為 S ，假定平壁的長寬遠(yuǎn)大于壁厚，平壁兩表面溫度恒為 t w ，內(nèi)熱源強度為 q v ，平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，試推出穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，平壁內(nèi)的溫度分布和中心溫度。分       解 : 因平壁的場 ,

31、寬遠(yuǎn)大于厚度 , 故此平壁的導(dǎo)熱可認(rèn)為是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱 .            導(dǎo)熱微分方程為 :            邊界條件為 : x=s ,t=t w                   &#

32、160;     x=-s , t=t            求解上述微分方程 , 得            由邊界條件確定積分常數(shù) :             平壁內(nèi)的溫度分布 :    

33、        當(dāng) X=0, 則得平壁中心溫度 :       3. 將初始溫度為 80 , 直徑為 20mm 的紫銅棒突然橫置于氣溫為 20 , 流速為 12m/s 的風(fēng)道之中 , 五分鐘后 , 紫銅棒溫度降到 34 . 試計算氣體與紫銅棒之間的換熱系數(shù) .    已知紫銅棒密度 =8954kg/m 3 , 比熱 C=383.1J/(kg · ), 導(dǎo)熱系數(shù) =386W/(m · )    &#

34、160;  解 : 先假定可以用集總系統(tǒng)法分析紫銅棒的散熱過程                         其中 =5 × 60=300s                

35、60;        驗算 Bi:         4. 一蒸汽管道 , 內(nèi) , 外徑分別為 150mm 和 159mm. 為了減少熱損失 , 在管外包有三層保溫材料 : 內(nèi)層為 2 =0.11, 厚 2 =5mm 的石棉白云石 ; 中間為 3 =0.1, 厚 3 =80mm 的石棉白云石互狀預(yù)制板 ; 外殼為 4 =0.14, 厚 4 =5mm 的石棉硅藻土灰泥 ; 鋼管壁的 1 =52, 管內(nèi)表面和保溫層外表面的溫度分別為 170 和 30 . 求該蒸汽管每米管

36、長的散熱量 ?       解 : 已知 d 1 =0.15m, d 2 =0.159m, d 3 =0.169m, d 4 =0.339m             各層每米管長熱阻分別為 :        管壁 :        石棉內(nèi)層 :     

37、60;        石棉預(yù)制瓦 :              灰泥外殼 :       蒸汽管道每米長散熱量為    傳熱學(xué)導(dǎo)熱部分習(xí)題課之一1 試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程，各環(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：o 由熱水到暖氣片管道內(nèi)壁，熱傳遞方式是對流換熱（強制對流）； o 由暖

38、氣片管道內(nèi)壁至外壁，熱傳遞方式為導(dǎo)熱； o 由暖氣片外壁至室內(nèi)環(huán)境和空氣，熱傳遞方式有輻射換熱和對流換熱。 o2、寫出導(dǎo)熱問題常見的三類邊界條件。答：規(guī)定了邊界上的溫度值的第一類邊界條件；   規(guī)定了邊界上的熱流密度值的第二類邊界條件；   規(guī)定了邊界上物體和周圍流體間的傳熱系數(shù)及周圍流體的溫度的第三類邊界條件。3、在東北地區(qū)，建房用磚采用實心磚還是多孔空心磚好？為什么？（僅考慮傳熱問題）答：在其他條件相同時，實心磚材料如紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5，而多孔空心磚中充滿著不動的空氣，空氣在純導(dǎo)熱時，其導(dǎo)熱系數(shù)很低，是很好的絕熱材料。因而用多孔空心磚好。4、在某

39、廠生產(chǎn)的測溫元件說明書上，標(biāo)明該元件的時間常數(shù)為1s。從傳熱學(xué)角度，你認(rèn)為可信嗎？為什么？答：根據(jù)時間常數(shù)定義，在一定條件下，可以認(rèn)為是常數(shù)，但表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)確是與具體過程有關(guān)的過程量，與測溫元件安裝的具體環(huán)境的換熱條件有關(guān)。因此，其說法不可信。5、根據(jù)下列條件，寫出導(dǎo)熱微分方程？直角坐標(biāo)系，一維，非穩(wěn)態(tài)，無內(nèi)熱源，常物性。答：6、熱量傳遞的三種基本方式是什么?答：導(dǎo)熱、對流、熱輻射7、絕熱邊界是第幾類邊界條件？答：第二類邊界條件8、穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱答：發(fā)生在穩(wěn)態(tài)溫度場內(nèi)的導(dǎo)熱過程稱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。（或：物體中的溫度分布不隨時間而變化的導(dǎo)熱稱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。）9、穩(wěn)態(tài)溫度場答：溫度場內(nèi)各點的溫度不隨時間變化。（

40、或溫度場不隨時間變化。）10、寫出直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式，它是根據(jù)什么原理建立起來的？它在導(dǎo)熱問題的分析計算中有何作用？答：（1）直角坐標(biāo)系中導(dǎo)熱微分方程的一般表達(dá)式為：（2）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的。（3）作用：確定導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布（或溫度場）。11、溫度場答：某瞬時導(dǎo)熱體內(nèi)各點的溫度分布。12、溫度梯度：答：在等溫面（線）的法線方向上溫度的變化率。13、什么是導(dǎo)熱系數(shù)和導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴散率）？它們各自反映了物質(zhì)的什么特性？答：導(dǎo)熱系數(shù)是單位溫度梯度作用下物體內(nèi)產(chǎn)生的熱流密度值。它反映了物質(zhì)導(dǎo)熱能力的大小。導(dǎo)溫系數(shù)（熱擴散率），是物性參數(shù)。它

41、反映了物質(zhì)的導(dǎo)熱能力與儲熱能力之間的關(guān)系。14、在穩(wěn)態(tài)、常物性、無內(nèi)熱源的導(dǎo)熱中，物體內(nèi)部某一點的溫度是否會低于其表面上任意一點的溫度，為什么?答：不會。如果物體內(nèi)某一點溫度低于其表面上任意一點的溫度，則在該點必然有一個負(fù)的熱源，或者叫熱匯，這與命題不符，所以不會。15：為什么說用集總參數(shù)法解非穩(wěn)態(tài)問題是近似解法？對于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來說，什么情況下可以用集總參數(shù)法來解？答：因為集總參數(shù)法忽略了導(dǎo)熱體的導(dǎo)熱熱阻，所以是近似解法；對于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來說，當(dāng)畢渥數(shù)Bi<0.1的時候可以用集總參數(shù)法來解。16、圖1圖1示出了常物性、有均勻內(nèi)熱源 、二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題局部邊界區(qū)域的網(wǎng)格配置，試用熱平衡法建立

42、節(jié)點0的有限差分方程式（設(shè)）。答：17、一塊厚度為的大平板，與溫度為的流體處于熱平衡。當(dāng)時間時，左側(cè)流體溫度升高并保持為恒定溫度。假定平板兩側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同，當(dāng)時，試確定達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)時平板中心及兩側(cè)表面的溫度，畫出相應(yīng)的板內(nèi)及流體側(cè)溫度分布的示意性曲線，并做簡要說明。答：時，內(nèi)熱阻0，2tf tw1tctw2tft18、試用簡練的語言說明導(dǎo)熱、對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)熱和對流的區(qū)別在于：物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，稱為導(dǎo)熱；對流則是流體各部分之間發(fā)生宏觀相對位移及冷熱流體的相互摻混。聯(lián)系是：在發(fā)生對流換熱的同時必然伴生有導(dǎo)熱。導(dǎo)熱、對流這

43、兩種熱量傳遞方式，只有在物質(zhì)存在的條件下才能實現(xiàn)，而輻射可以在真空中傳播，輻射換熱時不僅有能量的轉(zhuǎn)移還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。19、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。試寫出這三個公式并說明其中每一個符號及其意義。答： 傅立葉定律：，其中，熱流密度；導(dǎo)熱系數(shù)；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：，其中，熱流密度；表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)；固體表面溫度；流體的溫度。 斯忒藩玻耳茲曼定律：，其中，熱流密度；斯忒藩玻耳茲曼常數(shù)；輻射物體表面的熱力學(xué)溫度。20、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)，

44、哪些與過程有關(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)。這三個參數(shù)中，只有導(dǎo)熱系數(shù)是物性參數(shù)，其它均與過程有關(guān)。21、用鋁制的水壺?zé)_水時，盡管爐火很旺，但水壺仍然安然無恙。而一旦壺內(nèi)的水燒干后，水壺很快就燒壞。試從傳熱學(xué)的觀點分析這一現(xiàn)象。答：當(dāng)壺內(nèi)有水時，可以對壺底進(jìn)行很好的冷卻（水對壺底的對流換熱系數(shù)大），壺底的熱量被很快傳走而不至于溫度升得很高；當(dāng)沒有水時，和壺底發(fā)生對流換熱的是氣體，因為氣體發(fā)生對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。22、用一只手握住盛有熱水的杯

45、子，另一只手用筷子快速攪拌熱水，握杯子的手會顯著地感到熱。試分析其原因。答：當(dāng)沒有攪拌時，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流換熱，自熱對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)小，當(dāng)快速攪拌時，杯內(nèi)的水和杯壁之間為強制對流換熱，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)，因此會顯著地感覺到熱。23、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面的熱流量不相等。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。例如：三塊無限大平板疊加構(gòu)成的平壁。例如通過圓筒壁，對于各個傳

46、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。24、有兩個外形相同的保溫杯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到熱，而B杯的外表面則感覺不到溫度的變化，試問哪個保溫杯的質(zhì)量較好？答：杯子的保溫質(zhì)量好。因為保溫好的杯子熱量從杯子內(nèi)部傳出的熱量少，經(jīng)外部散熱以后，溫度變化很小，因此幾乎感覺不到熱。25、夏天的早晨，一個大學(xué)生離開宿舍時的溫度為20。他希望晚上回到房間時的溫度能夠低一些，于是早上離開時緊閉門窗，并打開了一個功率為15W的電風(fēng)扇，該房間的長、寬、高分別為5m、3m、2.5m。如果該大學(xué)生10h以后回來，試估算房間的平均溫度是多少？解

47、：因關(guān)閉門窗戶后，相當(dāng)于隔絕了房間內(nèi)外的熱交換，但是電風(fēng)扇要在房間內(nèi)做工產(chǎn)生熱量：為全部被房間的空氣吸收而升溫，空氣在20時的比熱為：1.005KJ/(Kg.K),密度為1.205Kg/m3,所以當(dāng)他回來時房間的溫度近似為32。26、一維無內(nèi)熱源、平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度場如圖所示。試說明它的導(dǎo)熱系數(shù)是隨溫度增加而增加，還是隨溫度增加而減小? 答:由傅立葉里葉定律，圖中隨x增加而減小，因而隨2增加x而增加，而溫度t隨x增加而降低，所以導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度增加而減小。27、如圖所示的雙層平壁中，導(dǎo)熱系數(shù)1，2為定值，假定過程為穩(wěn)態(tài)，試分析圖中三條溫度分布曲線所對應(yīng)的1和2的相對大小。答：由于過程是穩(wěn)態(tài)的，因

48、此在三種情況下，熱流量分別為常數(shù)，即：所以對情形：；同理，對情形：；對情形：。計算題：一、兩層平壁穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱溫度場，如圖所示，已知t1/t2=2，1/2=1/3，求，1/2，R1/R2？解：          二、將初始溫度為400，重量為40g的鋁球突然拋入15的空氣中。已知對流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h=40 W/m2·K，鋁的物性參數(shù)為=2700kg/m3，c=0.9 kJ/kg，=240W/m·K。試用集總參數(shù)法確定該鋁球由400降至100所需的時間。（忽略輻射換熱）解：可以用集總參數(shù)法來求解：三

49、、一雙層玻璃窗，寬1.1m，高1.2m，厚3mm，導(dǎo)熱系數(shù)為1.05；中間空氣層厚5 mm，設(shè)空氣隙僅起導(dǎo)熱作用，導(dǎo)熱系數(shù)為0.026。室內(nèi)空氣溫度為25，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為20；室外空氣溫度為-10，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為15。試計算通過雙層玻璃窗的散熱量和只有單層玻璃窗的散熱量，并比較。（假定在兩種情況下室內(nèi)、外空氣溫度及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同）解：雙層玻璃窗的情形，由傳熱過程計算式：單層玻璃窗的情形：顯然，單層玻璃窗的散熱量是雙層玻璃窗的2.6倍。四、用熱電偶測量管道中氣體的溫度，熱電偶的初始溫度為20，與氣體的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為10。熱電偶近似為球形，直徑為0.2mm。試計算插入10s后，熱電偶的過余溫度為

50、初始溫度的百分之幾？要使溫度計過余溫度不大于初始過余溫度的1%，至少需要多少時間？解：先判斷本題能否利用集總參數(shù)法：可用集總參數(shù)法。時間常數(shù)則10s的相對過余溫度熱電偶過余溫度不大于初始溫度1%所需的時間，由題意解得五、一半徑為的長導(dǎo)線具有均勻內(nèi)熱源，導(dǎo)熱系數(shù)為。導(dǎo)線外包有一層絕緣材料，其外半徑為，導(dǎo)熱系數(shù)為。絕緣材料與周圍環(huán)境間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為，環(huán)境溫度為。過程是穩(wěn)態(tài)的。試：列出導(dǎo)線與絕緣層中溫度分布的微分方程式及邊界條件；求解導(dǎo)線與絕緣材料中的溫度分布提示：在導(dǎo)線與絕緣材料的界面上，熱流密度及溫度都是連續(xù)的。解：導(dǎo)線中溫度場的控制方程為環(huán)形絕緣層中溫度的控制方程為0邊界條件為：對t1,r=

51、0時，t1為有限r(nóng)=r1時，t1=t2,對t2,r=r1時，t1=t2, r=r2時，(t2-tf)第一式的通解為第二式的通解為。常數(shù)，有邊界條件確定。跟據(jù)處為有限的條件，得，其余三個條件的表達(dá)式為：，；,由此三式解得：，六、一外徑為50mm的鋼管，外包一層10mm 厚、導(dǎo)熱系數(shù)l1=0.12 w/(m·)的石棉保溫層，然后又包一層22mm 厚、導(dǎo)熱系數(shù)l2=0.045 w/(m·)的玻璃棉。鋼管外側(cè)壁溫為300，玻璃棉外側(cè)壁溫為38。試求每米管長的散熱量及石棉與玻璃棉層之間的溫度；畫出換熱網(wǎng)絡(luò)圖。 解：; 七、一爐子的爐墻厚13cm，總面積為20，平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.04w/m.k，內(nèi)外壁溫分別是520及50。試計算通過爐墻的熱損失。如果所燃用的煤的發(fā)熱量是2.09×104kJ/kg，問每天