傳熱學(xué)第四版重點(diǎn)復(fù)習(xí)題

1、二一1.試寫出導(dǎo)熱傅里葉定律的一般形式，并說明其中各個(gè)符號的意義q = - gradt n答：傅立葉定律的一般形式為：x ，其中：gra出為空間某點(diǎn)的溫度梯度；n是通過該點(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及如何獲得該點(diǎn)的 熱密度矢量？答：q qx i qy 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)語言將傳熱學(xué)術(shù)語說明導(dǎo)熱問題三種類型的邊界條件答：

2、 第一類邊界條件:第二類邊界條件：第三類邊界條件：0 時(shí)，tw 。（）0 時(shí)（工）w f2（）x（）w h（tw tf ） x5 .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(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過程中，如果通過每個(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。使用條件是對于各個(gè)傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積必須相等。6 .發(fā)生在一個(gè)短圓柱中的導(dǎo)熱問題，在下列哪些情形下可以按一維問題來處理？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(shí)，怎么才能改善熱電偶的溫度響 應(yīng)特性cv一 一 . .c答：要改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性， 即最

3、大限度降低熱電偶的時(shí)間常數(shù)hA形狀上要降低體面比，要選擇熱容小的材料，要強(qiáng)化熱電偶表面的對流換熱。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)熱過程進(jìn)行到一定程度 ，初始溫度分布的影響就會消失，雖然各 點(diǎn)溫度仍隨時(shí)間變化，但過余溫度的比值已與時(shí)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(xué)處理十分便利，溫度分布計(jì)算只需取無窮級數(shù)的首項(xiàng)進(jìn)行 計(jì)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(rèn)為,Bi代表了絕熱工況，你是否贊同這

4、一觀點(diǎn)，為什么答；Bi數(shù)是物體內(nèi)外熱阻之比的相對值。Bi o時(shí)說明傳熱熱阻主要在邊界，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(dǎo)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(dǎo)熱問題的解等于對應(yīng)幾個(gè)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(dǎo)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

5、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”物體是指平面一側(cè)空間無限延伸的物體：因?yàn)槲矬w向縱 深無限延伸，初臉溫度的影響永遠(yuǎn)不會消除，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。六 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)與相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對于成比例，則稱為兩個(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，即描述該現(xiàn)象的同名特征數(shù)（準(zhǔn)則）對應(yīng)相等。（1 ）初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問題中初始時(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）

6、 幾何條件。換熱表面的幾何形狀、位置、以及表面的粗糙度等。（4） 物理?xiàng)l件。物體的種類與物性。4外掠單管與管內(nèi)流動這兩個(gè)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(gè)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(jìn)入管內(nèi)時(shí)，管內(nèi)形成的邊界層由

7、零開始發(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)對流換熱系數(shù)才不受局部 對流換熱系數(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(qiáng)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(shí)，流體的冷卻過程與加熱過程互不影響，當(dāng)其流動時(shí) 形成的邊界層相互干擾時(shí)，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(gè)由外 在因素引起的流動，一個(gè)是由流體的溫度不同而引起的流動。七一1.什么叫膜狀凝結(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

8、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曲線中各部分的換熱機(jī)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(qiáng)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?yàn)榻?jīng)過了 q的峰值可能導(dǎo)致設(shè)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(gè)工程應(yīng)用實(shí)例。答：對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，對于壁溫可

9、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。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盡量增加換熱表面的汽化 核心數(shù)。八一6什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(qiáng)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

10、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(jì)算的意義。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(shí)際物體當(dāng)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(jì)算。九一1、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上的份額稱為表面對表面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)有相對性、完整性和可加性。相對性是在兩物

11、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)的各個(gè)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(jì)算一個(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，光譜吸收比與波長有關(guān)，輻射能在空間的分布不服從

12、蘭貝特定律，這都給輻射換熱計(jì)算帶來了復(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于灰體表面系統(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) 畫出輻射網(wǎng)絡(luò)圖，寫出端點(diǎn)輻射力、表面熱阻和空間熱阻；(2) 寫出由中間節(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