考研傳熱學(xué)概念和問答總結(jié)

1、1熱流量：單位時(shí)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(gè)不同溫度的物體接觸時(shí)，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、原子或自由電子)的熱運(yùn)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(shí)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(shí)，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

2、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(shí)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(m2K)。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(shí)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(m2K)。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(shí)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(m2K)。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(shí)，單位傳熱面積在單位時(shí)間內(nèi)的傳熱量。11溫度

3、場：某一瞬間物體內(nèi)各點(diǎn)溫度分布的總稱。一般來說，它是空間坐標(biāo)和時(shí)間坐標(biāo)的函數(shù)。12等溫面(線)：由物體內(nèi)溫度相同的點(diǎn)所連成的面（或線）。13溫度梯度：在等溫面法線方向上最大溫度變化率。14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。15導(dǎo)溫系數(shù)：材料傳播溫度變化能力大小的指標(biāo)。16穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體中各點(diǎn)溫度不隨時(shí)間而改變的導(dǎo)熱過程。17非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體中各點(diǎn)溫度隨時(shí)間而改變的導(dǎo)熱過程。18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。19保溫

4、(隔熱)材料：0.12 W/(mK)(平均溫度不高于350時(shí))的材料。20 肋效率：肋片實(shí)際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。21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。22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。23速度邊界層：在流場中壁面附近流速發(fā)生急劇變化的薄層。24溫度邊界層：在流體溫度場中壁面附近溫度發(fā)生急劇變化的薄層。25定性溫度：確定換熱過程中流體物性的溫度。26特征尺度：對于對流傳熱起決定作用的幾何尺寸。27相似準(zhǔn)則(如Nu,Re,Pr,Gr,Ra)：由幾個(gè)變量組成的無量綱的組合

5、量。28強(qiáng)迫對流傳熱：由于機(jī)械(泵或風(fēng)機(jī)等)的作用或其它壓差而引起的相對運(yùn)動。29自然對流傳熱：流體各部分之間由于密度差而引起的相對運(yùn)動。30大空間自然對流傳熱：傳熱面上邊界層的形成和發(fā)展不受周圍物體的干擾時(shí)的自然對流傳熱。31珠狀凝結(jié)：當(dāng)凝結(jié)液不能潤濕壁面(90)時(shí)，凝結(jié)液在壁面上形成許多液滴，而不形成連續(xù)的液膜。 32膜狀凝結(jié)：當(dāng)液體能潤濕壁面時(shí)，凝結(jié)液和壁面的潤濕角(液體與壁面交界處的切面經(jīng)液體到壁面的交角)90，凝結(jié)液在壁面上形成一層完整的液膜。33核態(tài)沸騰：在加熱面上產(chǎn)生汽泡，換熱溫差小，且產(chǎn)生汽泡的速度小于汽泡脫離加熱表面的速度，汽泡的劇烈擾動使表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和熱流密度都急劇增加。3

6、4膜態(tài)沸騰：在加熱表面上形成穩(wěn)定的汽膜層，相變過程不是發(fā)生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)小于液體的導(dǎo)熱系數(shù)，因此表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大大下降。35熱輻射：由于物體內(nèi)部微觀粒子的熱運(yùn)動狀態(tài)改變，而將部分內(nèi)能轉(zhuǎn)換成電磁波的能量發(fā)射出去的過程。36吸收比：投射到物體表面的熱輻射中被物體所吸收的比例。37反射比：投射到物體表面的熱輻射中被物體表面所反射的比例。38穿透比：投射到物體表面的熱輻射中穿透物體的比例。39黑體：吸收比= 1的物體。40白體：反射比=l的物體(漫射表面)41透明體：透射比= 1的物體42灰體：光譜吸收比與波長無關(guān)的理想物體。43黑度：實(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射

7、力的比值，即物體發(fā)射能力接近黑體的程度。44輻射力：單位時(shí)間內(nèi)物體的單位輻射面積向外界(半球空間)發(fā)射的全部波長的輻射能。45漫反射表面：如果不論外界輻射是以一束射線沿某一方向投入還是從整個(gè)半球空間均勻投入，物體表面在半球空間范圍內(nèi)各方向上都有均勻的反射輻射度Lr，則該表面稱為漫反射表面。46角系數(shù)： 從表面1發(fā)出的輻射能直接落到表面2上的百分?jǐn)?shù)。47有效輻射：單位時(shí)間內(nèi)從單位面積離開的總輻射能，即發(fā)射輻射和反射輻射之和。48投入輻射：單位時(shí)間內(nèi)投射到單位面積上的總輻射能。49定向輻射度：單位時(shí)間內(nèi)，單位可見輻射面積在某一方向p的單位立體角內(nèi)所發(fā)出的總輻射能(發(fā)射輻射和反射輻射)，稱為在該方向

8、的定向輻射度。50漫射表面：如該表面既是漫發(fā)射表面，又是漫反射表面，則該表面稱為漫射表面。51定向輻射力：單位輻射面積在單位時(shí)間內(nèi)向某一方向單位立體角內(nèi)發(fā)射的輻射能。52表面輻射熱阻：由表面的輻射特性所引起的熱阻。53遮熱板：在兩個(gè)輻射傳熱表面之間插入一塊或多塊薄板以削弱輻射傳熱。54重輻射面：輻射傳熱系統(tǒng)中表面溫度未定而凈輻射傳熱量為零的表面。55.傳熱過程:熱量從高溫流體通過壁面?zhèn)飨虻蜏亓黧w的總過程.56.復(fù)合傳熱:對流傳熱與輻射傳熱同時(shí)存在的傳熱過程.57.污垢系數(shù):單位面積的污垢熱阻.58肋化系數(shù): 肋側(cè)表面面積與光壁側(cè)表面積之比.59順流:兩種流體平行流動且方向相同60逆流: 兩種流

9、體平行流動且方向相反61效能:換熱器實(shí)際傳熱的熱流量與最大可能傳熱的熱流量之比.62傳熱單元數(shù):傳熱溫差為1K時(shí)的熱流量與熱容量小的流體溫度變化1K所吸收或放出的熱流量之比.它反映了換熱器的初投資和運(yùn)行費(fèi)用,是一個(gè)換熱器的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo).63臨界熱絕緣直徑:對應(yīng)于最小總熱阻(或最大傳熱量)的保溫層外徑.1傅里葉定律：單位時(shí)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?集總參數(shù)法：忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡化分析方法3臨界熱通量：又稱為臨界熱流密度，是大容器飽和沸騰中的熱流密度的峰值5效能：表示換熱器的實(shí)際換熱效果與最大可能的換熱效果之比6對流換熱是怎樣的過程，熱量如

10、何傳遞的？對流：指流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞方式。對流僅能發(fā)生在流體中，而且必然伴隨有導(dǎo)熱現(xiàn)象。對流兩大類：自然對流與強(qiáng)制對流。影響換熱系數(shù)因素：流體的物性，換熱表面的形狀與布置，流速7何謂膜狀凝結(jié)過程，不凝結(jié)氣體是如何影響凝結(jié)換熱過程的？蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，如果凝結(jié)液體能很好的潤濕壁面，它就在壁面上鋪展成膜，這種凝結(jié)形式稱為膜狀凝結(jié)。 不凝結(jié)氣體對凝結(jié)換熱過程的影響：在靠近液膜表面的蒸氣側(cè)，隨著蒸氣的凝結(jié)，蒸氣分壓力減小而不凝結(jié)氣體的分壓力增大。蒸氣在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散方式穿過聚集在界面附近的不凝結(jié)氣體層。因此，不凝結(jié)氣體層的存在

11、增加了傳遞過程的阻力。8試以導(dǎo)熱系數(shù)為定值，原來處于室溫的無限大平壁因其一表面溫度突然升高為某一定值而發(fā)生非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程為例，說明過程中平壁內(nèi)部溫度變化的情況，著重指出幾個(gè)典型階段。首先是平壁中緊挨高溫表面部分的溫度很快上升，而其余部分則仍保持原來的溫度，隨著時(shí)間的推移，溫度上升所波及的范圍不斷擴(kuò)大，經(jīng)歷了一段時(shí)間后，平壁的其他部分的溫度也緩慢上升。主要分為兩個(gè)階段：非正規(guī)狀況階段和正規(guī)狀況階段9灰體有什么主要特征？ 灰體的吸收率與哪些因素有關(guān)？灰體的主要特征是光譜吸收比與波長無關(guān)?；殷w的吸收率恒等于同溫度下的發(fā)射率，影響因素有：物體種類、表面溫度和表面狀況。10氣體與一般固體比較其輻射特性有

12、什么主要差別？氣體輻射的主要特點(diǎn)是：（1）氣體輻射對波長有選擇性（2）氣體輻射和吸收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的11說明平均傳熱溫壓得意義，在純逆流或順流時(shí)計(jì)算方法上有什么差別？平均傳熱溫壓就是在利用傳熱傳熱方程式來計(jì)算整個(gè)傳熱面上的熱流量時(shí)，需要用到的整個(gè)傳熱面積上的平均溫差。純順流和純逆流時(shí)都可按對數(shù)平均溫差計(jì)算式計(jì)算，只是取值有所不同。12邊界層，邊界層理論邊界層理論：（1）流場可劃分為主流區(qū)和邊界層區(qū)。只有在邊界層區(qū)考慮粘性對流動的影響，在主流區(qū)可視作理想流體流動。（2）邊界層厚度遠(yuǎn)小于壁面尺寸 （3）邊界層內(nèi)流動狀態(tài)分為層流與紊流，紊流邊界層內(nèi)緊靠壁面處仍有層流底層。13液體發(fā)生大容器飽和沸

13、騰時(shí)，隨著壁面過熱度的增高，會出現(xiàn)哪幾個(gè)換熱規(guī)律不同的區(qū)域？這幾個(gè)區(qū)域的換熱分別有什么特點(diǎn)？為什么把熱流密度的峰值稱為燒毀點(diǎn)？分為四個(gè)區(qū)域：1、自然對流區(qū)，這個(gè)區(qū)域傳熱屬于自然對流工況。2、核態(tài)沸騰區(qū)，換熱特點(diǎn)：溫壓小、傳熱強(qiáng)。3、過度沸騰區(qū)：傳熱特點(diǎn)：熱流密度隨著溫壓的升高而降低，傳熱很不穩(wěn)定。4、膜態(tài)沸騰區(qū)：傳熱特點(diǎn)：傳熱系數(shù)很小。由于超過熱流密度的峰值可能會導(dǎo)致設(shè)備燒毀，所以熱流密度的峰值也稱為燒毀點(diǎn)。14闡述蘭貝特定律的內(nèi)容。說明什么是漫射表面？角系數(shù)具有哪三個(gè)性質(zhì)？在什么情況下是一個(gè)純幾何因子，和兩個(gè)表面的溫度和黑度沒有關(guān)系？蘭貝特定律給出了黑體輻射能按空間方向的分布規(guī)律，它表明黑體

14、單位面積輻射出去的能量在空間的不同方向分布是不均勻的，按空間緯度角的余弦規(guī)律變化：在垂直于該表面的方向最大，而與表面平行的方向?yàn)榱?。光譜吸收比與波長無關(guān)的表面稱為漫射表面。角系數(shù)的三個(gè)性質(zhì)：相對性、完整性、可加性。當(dāng)滿足兩個(gè)條件：（1）所研究的表面是漫射的（2）在所研究表面的不同地點(diǎn)上向外發(fā)射的輻射熱流密度是均勻的。此時(shí)角系數(shù)是一個(gè)純幾何因子，和兩個(gè)表面的溫度和黑度沒有關(guān)系。15試述氣體輻射的基本特點(diǎn)。氣體能當(dāng)灰體來處理嗎？請說明原因氣體輻射的基本特點(diǎn)：（1）氣體輻射對波長具有選擇性（2）氣體輻射和吸收是在整個(gè)容積中進(jìn)行的。氣體不能當(dāng)做灰體來處理，因?yàn)闅怏w輻射對波長具有選擇性，而只有輻射與波長

15、無關(guān)的物體才可以稱為灰體。16試說明管槽內(nèi)強(qiáng)制對流換熱的入口效應(yīng)。流體在管內(nèi)流動過程中，隨著流體在管內(nèi)流動局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)如何變化的？外掠單管的流動與管內(nèi)的流動有什么不同管槽內(nèi)強(qiáng)制對流換熱的入口效應(yīng)：入口段由于熱邊界層較薄而具有比較充分的發(fā)展段高的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。入口段的熱邊界層較薄，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較高，且沿著主流方向逐漸降低。充分發(fā)展段的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較低。外掠單管流動的特點(diǎn)：邊界層分離、發(fā)生繞流脫體而產(chǎn)生回流、漩渦和渦束。18為什么在給圓管加保溫材料的時(shí)候需要考慮臨界熱絕緣直徑的問題而平壁不需要考慮？圓管外敷設(shè)保溫層同時(shí)具有減小表面對流傳熱熱阻及增加導(dǎo)熱熱阻兩種相反的作用，在這兩種作用下

16、會存在一個(gè)散熱量的最大值，在此時(shí)的圓管外徑就是臨界絕緣直徑。而平壁不存在這樣的問題。19為什么二氧化碳被稱作“溫室效應(yīng)”氣體？氣體的輻射與吸收對波長具有選擇性，二氧化碳等氣體聚集在地球的外側(cè)就好像給地球罩上了一層玻璃窗：以可見光為主的太陽能可以達(dá)到地球的表面，而地球上一般溫度下的物體所輻射的紅外范圍內(nèi)的熱輻射則大量被這些氣體吸收，無法散發(fā)到宇宙空間，使得地球表面的溫度逐漸升高。20試分析大空間飽和沸騰和凝結(jié)兩種情況下，如果存在少量不凝性氣體會對傳熱效果分別產(chǎn)生什么影響？原因？對于凝結(jié)，蒸氣中的不可凝結(jié)氣體會降低表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，因?yàn)樵诳拷耗け砻娴恼魵鈧?cè)，隨著蒸氣的凝結(jié)，蒸氣分壓力減小而不凝結(jié)氣體

17、的分壓力增大。蒸氣在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散方式穿過聚集在界面附近的不凝結(jié)氣體層。因此，不凝結(jié)氣體層的存在增加了傳遞過程的阻力。大空間飽和沸騰過程中，溶解于液體中的不凝結(jié)氣體會使沸騰傳熱得到某種強(qiáng)化，這是因?yàn)?，隨著工作液體溫度的升高，不凝結(jié)氣體會從液體中逸出，使壁面附近的微小凹坑得以活化，成為汽泡的胚芽，從而使qt沸騰曲線向著t減小的方向移動，即在相同的t下產(chǎn)生更高的熱流密度，強(qiáng)化了傳熱。21太陽能集熱器的吸收板表面有時(shí)覆以一層選擇性涂層，使表面吸收陽光的能力比本身輻射能力高出很多倍。請問這一現(xiàn)象與吉爾霍夫定律是否矛盾？原因？基爾霍夫定律表明物體的吸收比等于發(fā)射率，但是這一結(jié)論是在“

18、物體與黑體投入輻射處于熱平衡”這樣嚴(yán)格的條件下才成立的，而太陽能集熱器的吸收板表面涂上選擇性涂層，投入輻射既非黑體輻射，更不是處于熱平衡，所以，表面吸收陽光的能力比本身輻射能力高出很多倍，這一現(xiàn)象與基爾霍夫定律不相矛盾。22請說明Nu、Bi的物理意義，Bi趨于0和趨于無窮時(shí)各代表什么樣的換熱條件？Nu數(shù)表明壁面上流體的無量綱溫度梯度Bi表明固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與界面上換熱熱阻之比Bi趨于0時(shí)平板內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻幾乎可以忽略，因而任一時(shí)刻平板中各點(diǎn)的溫度接近均勻，并隨著時(shí)間的推移整體的下降，逐漸趨近于外界溫度。Bi趨于無窮時(shí)，表面的對流換熱熱阻幾乎可以忽略，因而過程一開始平板的表面溫度就被冷卻到外界溫度

19、，隨著時(shí)間的推移，平板內(nèi)部各點(diǎn)的溫度逐漸下降而趨近于外界溫度。23舉例說明什么是溫室效應(yīng)，以及產(chǎn)生溫室效應(yīng)的原因位于太陽照耀下被玻璃封閉起來的空間，例如小轎車、培養(yǎng)植物的暖房等，其內(nèi)的溫度明顯地高于外界溫度，這種現(xiàn)象稱為溫室效應(yīng)。這是因?yàn)椴Ａμ栞椛渚哂袕?qiáng)烈的選擇性吸收性，從而大部分太陽輻射能穿過玻璃進(jìn)入有吸熱面的腔內(nèi)，而吸熱面發(fā)出的常溫下的長波輻射卻被玻璃阻隔在腔內(nèi)，從而產(chǎn)生了所謂的溫室效應(yīng)。24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(shí)間、空間坐標(biāo)系中連續(xù)的物理量的場，用有限個(gè)離散點(diǎn)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

20、得離散點(diǎn)上被求物理量的值。25強(qiáng)化沸騰的方法強(qiáng)化沸騰的方法：1、強(qiáng)化大容器沸騰的表面結(jié)構(gòu)，2、強(qiáng)化管內(nèi)沸騰的表面結(jié)構(gòu)。思考題1 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(yùn)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(shí)必然伴生有導(dǎo)熱。導(dǎo)熱、對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

21、的傳熱學(xué)公式。試寫出這三個(gè)公式并說明其中每一個(gè)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)，其它均與過程有關(guān)。4 當(dāng)熱量從

22、壁面一側(cè)的流體穿過壁面?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其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)來計(jì)算（過程是穩(wěn)態(tài)的），但本章中又引入了傳熱方程式，并說它是“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程。5 用鋁制的水壺?zé)_水時(shí)，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(diǎn)分析這一現(xiàn)象。答：當(dāng)壺內(nèi)有水時(shí)，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(shí)，和壺底發(fā)生

23、對流換熱的是氣體，因?yàn)闅怏w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。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，握杯子的手會顯著地感到熱。試分析其原因。答：當(dāng)沒有攪拌時(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(shí)，杯內(nèi)的水和杯壁之間為強(qiáng)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。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面的熱流量不相等。答：在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過程中，

24、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。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(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到熱，而B杯的外表面則感覺不到溫度的變化，試問哪個(gè)保溫杯的質(zhì)量較好？答：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，因此幾乎感覺不到熱。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。答：傅立葉定律的一般形式為：，其中：為空間某點(diǎn)的溫度梯

25、度；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；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及，如何獲得該點(diǎn)的 熱密度矢量？答：，其中分別為三個(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： 第一類邊界條件： 第二類邊界條件： 第三類邊界條件：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(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

26、條件是對于各個(gè)傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積必須相等。7.通過圓筒壁的導(dǎo)熱量僅與內(nèi)、外半徑之比有關(guān)而與半徑的絕對值無關(guān)，而通過球殼的導(dǎo)熱量計(jì)算式卻與半徑的絕對值有關(guān)，怎樣理解？答：因?yàn)橥ㄟ^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)，而通過球殼的導(dǎo)熱熱阻卻和球殼的絕對直徑有關(guān)，所以絕對半徑不同時(shí)，導(dǎo)熱量不一樣。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。8 擴(kuò)展表面中的導(dǎo)熱問題可以按一維問題來處理的條件是什么？有人認(rèn)為，只要擴(kuò)展表面細(xì)長，就可按一維問題來處理，你同意這種觀點(diǎn)嗎？答：只要滿足等截面的直肋，就可按一維問題

27、來處理。不同意，因?yàn)楫?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，不可看作一維問題。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出現(xiàn)一個(gè)臨界高度，超過這個(gè)高度后，肋片導(dǎo)熱熱數(shù)流量反而會下降。試分析這一觀點(diǎn)的正確性。答：錯誤，因?yàn)楫?dāng)肋片高度達(dá)到一定值時(shí)，通過該處截面的熱流密度為零。通過肋片的熱流已達(dá)到最大值，不會因?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)，請你提供理論依據(jù)。答：由于式（2-57）所描述的問題為穩(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 有人對二維矩形物體中

28、的穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源常物性的導(dǎo)熱問題進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。矩形的一個(gè)邊絕熱，其余三個(gè)邊均與溫度為的流體發(fā)生對流換熱。你能預(yù)測他所得的溫度場的解嗎？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稱分布。第三章試說明集總參數(shù)法的物理概念及數(shù)學(xué)處理的特點(diǎn) 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。1. 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?答：要改善熱電偶的溫度

29、響應(yīng)特性，即最大限度降低熱電偶的時(shí)間常數(shù),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。2. 試說明”無限大平板”物理概念,并舉出一二個(gè)可以按無限大平板處理的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題 答；所謂“無限大”平板，是指其長寬尺度遠(yuǎn)大于其厚度，從邊緣交換的熱量可以忽略不計(jì)，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。如薄板兩側(cè)均勻加熱或冷卻、爐墻或冷庫的保溫層導(dǎo)熱等情況可以按無限大平板處理。3. 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

30、值已與時(shí)間無關(guān)，只是幾何位置()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。4. 有人認(rèn)為,當(dāng)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程經(jīng)歷時(shí)間很長時(shí),采用圖3-7記算所得的結(jié)果是錯誤的.理由是： 這個(gè)圖表明,物體中各點(diǎn)的過余溫度的比值與幾何位置及Bi有關(guān),而與時(shí)間無關(guān).但當(dāng)時(shí)間趨于無限大時(shí),物體中各點(diǎn)的溫度應(yīng)趨近流體溫度,所以兩者是有矛盾的。你是否同意這種看法,說明你的理由。 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)過余溫度的比值不變但各點(diǎn)溫度的絕對值在無限接近。這與物體中各點(diǎn)溫度趨近流

31、體溫度的事實(shí)并不矛盾。5. 試說明Bi數(shù)的物理意義。及各代表什么樣的換熱條件?有人認(rèn)為, 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)外熱阻之比的相對值。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；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。6. 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

32、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(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。9.冬天，72的鐵與600的木材摸上去的感覺一樣嗎，為什么？10.本章的討論都是對物性為常數(shù)的情形作出的,對物性溫度函數(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? 答：從分析解形式可見，物體的無量綱過余溫度是傅立葉數(shù)（）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

33、、這正說明導(dǎo)溫系數(shù)所代表的物理含義。1、試用簡明的語言說明熱邊界層的概念。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，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)熱問題的第三類邊界條件式（217）有什么區(qū)別？答：（54） （211）式（54）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

34、此式為流體導(dǎo)熱系數(shù)，式（54）將用來導(dǎo)出一個(gè)包括h的無量綱數(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（54）表面，在邊界上垂直壁面的熱量傳遞完全依靠導(dǎo)熱，那么在對流換熱中，流體的流動起什么作用？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、對流換熱問題完整的數(shù)字描述應(yīng)包括什么內(nèi)容？既然對大多數(shù)實(shí)際對流傳熱問題尚無法求得其精確解，那么建立對流換熱問題的數(shù)字描述有什么意義？ 答：對流換熱問題完整的數(shù)字描述應(yīng)包括：對流換熱微分方程組及定解條件，

35、定解條件包括，（1）初始條件 （2）邊界條件 （速度、壓力及溫度）建立對流換熱問題的數(shù)字描述目的在于找出影響對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。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

36、分布等條件。（3） 幾何條件。換熱表面的幾何形狀、位置、以及表面的粗糙度等。（4） 物理?xiàng)l件。物體的種類與物性。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)流動這兩個(gè)流動現(xiàn)象在本質(zhì)上有什么不同？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)

37、形成的邊界層由零開始發(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。 8簡述射流沖擊傳熱時(shí)被沖擊表面上局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的分布規(guī)律9簡述的物理意義數(shù)有什么區(qū)別？10對于新遇到的一種對流傳熱現(xiàn)象，在從參考資料中尋找換

38、熱的特征數(shù)方程時(shí)要注意什么？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，最主要的簡化假定是哪兩條?答：第3條，忽略液膜慣性力，使動量方程得以簡化；第5條，膜內(nèi)溫度是線性的，即膜內(nèi)只有導(dǎo)熱而無對流，簡化了能量方程。3有人說，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，這一說法一定成立？答；這一說法不一定成立，要看管的長徑比。4為什么水平管外凝結(jié)換熱只介紹層流的準(zhǔn)則式？常壓下的水蒸氣在的水平

39、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。對于水平橫圓管：臨界雷諾數(shù)由,查表：由，查表： 即水平管管徑達(dá)到2.07m時(shí)，流動狀態(tài)才過渡到湍流。5試說明大容器沸騰的曲線中各部分的換熱機(jī)理。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試對比水平管外膜狀凝結(jié)及水平管外膜態(tài)沸騰換熱過程的異同。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，前者熱量必須穿過熱阻較大的汽膜，后者熱量必須穿過熱阻較大的液膜，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盡量增加換熱表