傳熱學(xué)簡(jiǎn)答題中英文版

對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的定義，與什么有關(guān)。牛頓冷卻公式-----------對(duì)流換熱包括熱對(duì)流和熱傳導(dǎo)，它與流動(dòng)狀態(tài)是層流還是紊流，流體性質(zhì)，流動(dòng)性質(zhì)（自然對(duì)流還是強(qiáng)制對(duì)流），表面材料形狀，面積大小和性質(zhì)等有關(guān)，還與換熱是否相變有關(guān)。Newton'scoolingequation-----------includeconvectionheatconvectionandheatconduction,anditsflowislaminarorturbulentstateoffluidproperties,flowproperties(naturalconvectionorforcedconvection),thesurfaceshapeofthematerial,sizeandnature,butalsoonwhetherthephasechangeheatrelated.角系數(shù)一個(gè)表面投射到另一個(gè)表面的能量占總投射能的份額。性質(zhì)：可換性，完整性，可加性。純幾何因子條件：物體表面是漫反射表面且等強(qiáng)輻射，定向輻射強(qiáng)度與方向無關(guān)。Ontothesurfacetoasurfaceenergyofanothershareofthetotalenergyoftheprojection.Nature:interchangeable,integrity,additive.Puregeometricfactorconditions:thesurfaceisdiffusesurfaceandotherstrongradiation,theradiationintensityanddirectionoforientation-independent.邊界層中溫度變化率的絕對(duì)值何處最大，對(duì)于一定換熱溫差的同一流體，為何能用溫度梯度的絕對(duì)值大小來判斷表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的大小。流體壁面處最大。由公式————————在表面積和溫差恒定時(shí)，溫度梯度越大，h越大。Fluidwallatmaximum.Andthesurfaceareabytheformula--------constanttemperaturedifference,thelargerthetemperaturegradient,his.解釋：暖房的“溫室效應(yīng)”？

答：物體表面的單色吸收率隨波長(zhǎng)變化的特性稱為物體表面對(duì)波長(zhǎng)（光譜）的選擇性。

暖房：當(dāng)太陽光照射到玻璃上時(shí)，玻璃對(duì)波長(zhǎng)小于2.2μm的輻射能吸收比很小、穿透比很大，從而使大部分太陽能可以進(jìn)入到暖房?jī)?nèi)。暖房中的物體溫度低，輻射能絕大部分位于紅外區(qū)，而玻璃對(duì)于波長(zhǎng)大于3μm的輻射能吸收比很大、穿透比很小，阻止了輻射能向暖房外的散失。Theabsorptionrateofthesurfacecolorvarieswithwavelengthselectivitytothesurfacecharacteristicsofknownwavelength(spectrum).Conservatory:Whensunlightshinesontheglass,theglassislessthan2.2μmwavelengthofradiationabsorptionratioissmall,thepenetrationratioislarge,somakethemostofsolarenergycanenterintotheconservatory.Objectsgreenhousetemperatureislow,themajoritylocatedintheinfraredregionofradiation,whiletheglassforwavelengthsgreaterthan3μmradiantenergyabsorptionratioislarge,thepenetrationratioissmall,preventingthelossofradiantenergytotheoutsideofthegreenhouse.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)無關(guān)。你認(rèn)為對(duì)嗎?

答：由于描述一個(gè)導(dǎo)熱問題的完整數(shù)學(xué)描寫不僅包括控制方程，還包括定解條件。所以雖然非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的控制方程只與熱擴(kuò)散率有關(guān)，但邊界條件中卻有可能包括導(dǎo)熱系數(shù)λ(如第二或第三類邊界條件)。因此上述觀點(diǎn)不對(duì)。Asthedescriptionofacompletemathematicaldescriptionofheatconductionequationsincludenotonly,butalsoboundaryconditions.Therefore,althoughtheequationsofunsteadyheatconductionandthermaldiffusivityonlyrelevant,butthereareboundaryconditionsmayincludethermalconductivityλ(suchasthesecondorthirdboundarycondition).Therefore,thisviewiswrong.6.什么是黑體，灰體？實(shí)際物體在什么樣的條件下可以看成是灰體？

吸收比1的物體叫做絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。

在熱輻射分析中，把光譜吸收比與波長(zhǎng)無關(guān)的物體稱為灰體。

對(duì)工程計(jì)算而言，只要在所研究的波長(zhǎng)范圍內(nèi)光譜吸收比基本上與波長(zhǎng)無關(guān)，則灰體的假定即可成立，而不必要求在全波段范圍內(nèi)為常數(shù)Absorptionthantheobjectcalledablackbody,referredbold.Intheanalysisofthermalradiation,thespectralabsorptionratioandwavelength-independentobjectcalledagraybody.Forengineeringcalculations,aslongasthewavelengthrangestudiedspectralabsorptionratioisessentiallyindependentofwavelength,itisassumedthatthegraybodycanbeestablished,withoutrequiringthefullbandintherangeofconstant7.熱阻角度分析肋片散熱，應(yīng)該采取導(dǎo)熱系數(shù)大的材料做肋片，肋片通過增加換熱面積來強(qiáng)化散熱，但在增加換熱面積的同時(shí)，也增加了導(dǎo)熱熱阻。因此，使用導(dǎo)熱系數(shù)打的材料，其導(dǎo)熱熱阻較小，會(huì)增加肋片的散熱量、Shouldbetakentomakematerialhavingalargecoefficientofthermalfinstoincreaseheattransferthroughthefinstoenhanceheatdissipationarea,butatthesametimeincreasetheheattransferarea,butalsoincreasesthethermalresistance.Therefore,thethermalconductivityofamaterialtoplayitsthermalresistanceissmall,increasetheamountofheatfins,8.不凝結(jié)氣體含量對(duì)蒸汽凝結(jié)換熱的影響。在工業(yè)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)氣體聚集在液膜附近，遠(yuǎn)處的蒸汽在抵達(dá)液膜表面經(jīng)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散的方式穿過這個(gè)氣體層，這就增加了一個(gè)熱阻，是氣相熱阻，對(duì)流換熱系數(shù)變小。Inthecondensationtemperatureindustrialequipment,airandothergasescontainedinthesteamisnotcondensed,sothatthegascompositionofnon-condensablegases.Whenthesteamcondenses,noncondensablegasaccumulationnearthefilm,beforearrivaldistancesteamlinefilmsurfacebycondensation,mustpassthroughthegasdiffusionlayeroftheway,whichincreasesathermalresistance,thethermalgas-phaseresistance,convectiveheattransfercoefficientbecomessmaller.9、使用集總參數(shù)法計(jì)算非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱需要滿足什么條件？為什么？需要滿足1.物體的導(dǎo)熱系數(shù)相當(dāng)大2.所討論物體的幾何尺寸很小3.表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)很小。在這三種條件下，Bi值將很小，這幾種情況下都可以使用集總參數(shù)法計(jì)算非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。Calculatedusingthelumpedparametermethodunsteadyheatconductionwhatconditionsneedtomeet?Why?Needtomeetone.Thermalconductivityofalargeobject2discussedthegeometryoftheobjectissmall3.Surfaceheattransfercoefficientissmall.Inthesethreeconditions,Bivaluewillbesmall,inthesetypesofcasescanbecalculatedusingthenon-steady-statethermallumpedparametermethod.10、高粘度的油類流體，沿平板作低速流動(dòng)，該情況下邊界層理論是否仍然適用？由速度邊界層厚度公式知，要使邊界層的厚度遠(yuǎn)小于流動(dòng)方向上的尺度，即所說的邊界層是一個(gè)薄層，就要求雷諾數(shù)足夠大。因此，對(duì)于流體流過平板的情況，滿足邊界層假設(shè)的條件就是雷諾數(shù)足夠大。由此也就知道，當(dāng)速度很小，粘性很大時(shí)，邊界層是無法適用的。Highviscosityoilsfluidflowalongtheflatforlow,inwhichcasetheboundarylayertheoryisstillapplicable?Formulaknownbythespeedboundarylayerthickness,tomakethethicknessoftheboundarylayerismuchsmallerthanthedimensionintheflowdirection,i.e.,aboundarylayerofsaidthinlayerrequiressufficientlylargeReynoldsnumbers.Thus,thefluidflowthroughtheflatplate,theconditionisassumedtosatisfyReynoldsboundarylargeenough.Thisalsomeansthat,whenthevelocityissmall,viscosityislarge,theboundarylayerisnotapplicable.11、什么是灰體？試說明在工程溫度范圍內(nèi)，為什么可以將一般物體視為黑體。在熱輻射分析中，通常把單色吸收比與波長(zhǎng)無關(guān)的物體稱為灰體。對(duì)于工程溫度范圍內(nèi)，大部分輻射能都處于紅外波長(zhǎng)范圍內(nèi)，此時(shí)單色吸收比基本與波長(zhǎng)無關(guān)，所以絕大多數(shù)工程材料都可以近似為漫射灰體。Whatisagraybody?Explainthetemperaturerangewithintheproject,andwhyobjectscanbegenerallyregardedasbold.Intheanalysisofthermalradiation,usuallymonochromaticabsorptionratioandwavelengthindependentobjectscalledgraybody.Forthetemperaturerangeofprojects,mostradiantenergyintheinfraredwavelengthrangeareinthiscasehasnothingtodowithcolorthanthebasicabsorptionwavelength,sothevastmajorityofengineeringmaterialscanbeapproximatedasdiffusegraybody.12.簡(jiǎn)單說明日常生活中用的保溫瓶用了那里種措施來獲得保溫的效果?

答：兩層鍍銀玻璃,反射率很低，中間抽成真空，木頭瓶塞。Twosilveredglass,Lowreflectivity,Middleevacuated,Woodcork13、對(duì)管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流換熱，為何短管和彎管與相同管徑的長(zhǎng)直管相比，平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)要大。當(dāng)管道長(zhǎng)度與管內(nèi)徑之比小于60時(shí)，這種管道流屬于短管流，這時(shí)。對(duì)于進(jìn)口段的影響不能忽視。這些影響包括雷諾數(shù)、管道入口的幾何形狀等當(dāng)管道流體流經(jīng)彎管時(shí)，由于離心力的作用，在彎管處會(huì)形成垂直于流動(dòng)方向的二次流動(dòng)，這時(shí)，會(huì)加強(qiáng)管內(nèi)流體的擾動(dòng)，有利于流體間的能量或動(dòng)量交換，使管內(nèi)對(duì)流換熱強(qiáng)度增加Whentheratioofthelengthandtheinsidediameterl/d<60，thispipelineflowisofshortpipeflow,then.Theimpactofimportedsegmentcannotbeignored.TheseeffectsincludetheReynoldsnumber,theinletductgeometry,etc.Whenfluidflowsthroughthepipeelbow,thecentrifugalforceinaverticalpipeofthesecondaryflowwillbeformedinthedirectionofflow,inwhichcase,thefluidwillenhancethedisturbanceoftheinnertube,thefluidbetweenthebeneficialenergyormomentumexchangethatincreasetheintensityofconvectiveheattransfertube14、寫出畢渥數(shù)Bi與努賽爾數(shù)Nu的定義式并說明他們的物理意義，試著解釋他們的區(qū)別？

答:Bi=（δ/λ）/(1/h)=δh/λ反映了給定流場(chǎng)的傳熱熱組和對(duì)流熱阻的比值;

Nu=hL/λ反映了給定流暢的換熱能力與其導(dǎo)熱能力的對(duì)比關(guān)系，兩者對(duì)象不一樣。

Bi的對(duì)象是固體，而Nu是流體。Nu中的L是流場(chǎng)的特征尺寸，λ為流體的導(dǎo)熱系數(shù)。Bi中δ為固體系流的特征尺寸，λ為為固體的導(dǎo)熱系數(shù)。

Bi=(δ/λ)/(1/h)=δh/λratioreflectstheflowfieldinagivengroupandconvectiveheattransferthermalresistance;Nu=hL/λreflectstheheatcapacitygivenitssmoothcontrastbetweenthethermalcapacityofthetwoobjectsarenotthesame.Biisasolidobject,andNuisafluid.TheLinNuisthecharacteristicsizeoftheflowfield,λisthethermalconductivityofthefluid.δinBiissolidsystemflow,λisthethermalconductivityofsolids.15、善于發(fā)射的物體必善于吸收，這個(gè)說法是否正確？不正確。由基爾霍夫定律，物體對(duì)黑體投入輻射的吸收比α等于同溫度下該物體的發(fā)射率ε。即投入輻射必須來自黑體，且達(dá)到熱平衡。物體發(fā)射率越大，其對(duì)同溫度的黑體輻射吸收比越大。只能說：善發(fā)射的物體必善吸收同溫度下的黑體輻射。Incorrect.Kirchhoff'slaw,theobjectputontheblackbodyradiationabsorptionratioαisequaltothesametemperatureastheobjectemissivityε.Thatinvestmentmustcomefromtheblackbodyradiation,andthermalequilibrium.Thelargertheobjectemissivity,itstemperatureblackbodyradiationabsorptionratiowiththegreater.Onlysay:goodbodywilllaunchwithgoodabsorptionofblackbodyradiationtemperature.16、①歐拉數(shù)：Eu=Δp/(ρu2)反映了流場(chǎng)壓力降與其動(dòng)壓頭之間的相對(duì)關(guān)系，體現(xiàn)了在流動(dòng)過程中動(dòng)量損失率的相對(duì)大小。

②雷諾數(shù)：Re=ρuL/μ=uL/v表征了給定流場(chǎng)的慣性力與其粘性力的對(duì)比關(guān)系，即反映了這兩種力的相對(duì)大小。利用雷諾數(shù)可以判別一個(gè)給定流場(chǎng)的穩(wěn)定性，隨著慣性力的增大和粘性力的相對(duì)減小，雷諾數(shù)就會(huì)增大，而大到一定程度流場(chǎng)就會(huì)失去穩(wěn)定，而使流動(dòng)從層流變?yōu)槲闪鳌?/p>

③貝克萊數(shù)：Pe=ρcuL/λ反映了給定流場(chǎng)的熱對(duì)流能力與其熱傳導(dǎo)能力的對(duì)比關(guān)系。

④普朗特?cái)?shù)：Pr=μc/λ=v/α反映了流體的動(dòng)量擴(kuò)散能力與其能量擴(kuò)散能力的對(duì)比關(guān)系。

⑤努塞爾數(shù)：Nu=hL/λ反映了給定流場(chǎng)的換熱能力與其導(dǎo)熱能力的對(duì)比關(guān)系。是無量綱的換熱系數(shù)。

⑥格拉曉夫數(shù)：Gr=gβθL3/υ2反映了流體溫差引起的浮升力導(dǎo)致的自然對(duì)流流場(chǎng)中的流體慣性力與其黏性力之間的對(duì)比關(guān)系。①Eulernumber:Eu=Δp/(ρu2)reflectstherelativerelationshipbetweentheflowfieldpressuredropbetweentheindenteranditsdynamic,reflectingtherelativesizeofthemomentumlossrateintheflowprocess.②Reynolds:Re=ρuL/μ=uL/vcharacterizeagiveninertialforcestoviscousforceswithitscontrastbetweentheflowfield,whichreflectstherelativesizeofthesetwoforces.Reynoldscanusetodeterminethestabilityofagivenflowfield,andviscousforcewithincreasingrelativedecreaseintheforceofinertia,theReynoldsnumberwillincrease,buttoacertainextenttheflowfieldwilllosestability,leavingtheflowfromlayerrheologyofturbulence.③Berkeleynumber:Pe=ρcuL/λreflectstheflowfieldofagiventhermalconvectionheattransfercapacityanditsabilitytocontrastrelationships.④Prandtlnumber:Pr=μc/λ=v/αreflectsthecontrastbetweenitsenergymomentumdiffusioncapacitydiffusioncapacityofthefluid.⑤Nusseltnumber:Nu=hL/λreflectstheflowfieldofagiventhermalheatcapacityanditsabilitytocontrastrelationships.Isadimensionlessheattransfercoefficient.⑥Grashofnumber:Gr=gβθL3/υ2reflectsthecontrastbetweenthenaturalbuoyancyconvectionfluidflowfieldcausedbythetemperaturedifferencecausedbytheinertialforceofthefluidbetweenitsviscousforce.17、非周期性的加熱或冷卻過程可以分為哪兩個(gè)階段？他們各自有什么特征？非周期性的加熱或冷卻過程可分為初始狀況階段和正規(guī)狀況階段。前者的溫度分布依然受著初始溫度分布的影響，也就是說熱擾動(dòng)還沒有擴(kuò)散到整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)中仍然存在著初始狀態(tài)，此時(shí)溫度必須用無窮級(jí)數(shù)加以描述。后者卻是熱擾動(dòng)已經(jīng)擴(kuò)散到整個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)中各個(gè)地方的溫度都隨時(shí)間變化，此時(shí)溫度分布可以用初等函數(shù)加以描述。Aperiodicheatingorcoolingstagescanbedividedintotheinitialpositionandtheregularphasecondition.Theformerisstillbeingaffectedbythetemperaturedistributionoftheinitialtemperaturedistribution,thatthermaldisturbancehasnotspreadtotheentiresystem,thesystemstillexistintheinitialstate,thenthetemperaturemustbedescribedbyinfiniteseries.Thelatteristhethermaldisturbancehasspreadtotheentiresystem,thetemperatureinvariouspartsofthesystemaretime-dependent,thenthetemperaturedistributioncanbedescribedbyelementaryfunctions.18、時(shí)間常數(shù)是從什么導(dǎo)熱問題中定義出來的？他與那些因素有關(guān)？同一種導(dǎo)熱過程中的時(shí)間常數(shù)是不是不變的?為什么？同一種物體導(dǎo)熱過程中時(shí)間常數(shù)是不是不變的？為什么？τ=ρcV/hA由非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中定義出來的，時(shí)間常數(shù)反映了系統(tǒng)對(duì)環(huán)境溫度變化響應(yīng)的快慢。時(shí)間常數(shù)越小，物體的溫度變化就越快，物體就越迅速地接近周圍流體的溫度，對(duì)環(huán)境溫度變化響應(yīng)越快。（熱電偶τc越小越好。）可見，時(shí)間常數(shù)與系統(tǒng)的物性、形狀、大小相關(guān)，而且和環(huán)境（換熱狀況）也密切相關(guān)。因此，同一物質(zhì)不同的形狀其時(shí)間常數(shù)不同，同一物體在不同的環(huán)境下時(shí)間常數(shù)也是不相同。τ=ρcV/hAisdefinedbytheunsteadyheatconductionprocessout。Thetimeconstantofthesystemreflectstheresponsetoenvironmentaltemperaturechangesspeed.Thesmallerthetimeconstant,thefasterthetemperatureoftheobject,themorerapidlythetemperatureofthesurroundingfluidapproachingobject,thefastertheresponsetotemperaturechanges.(Thermocoupleτc,thebetter.)Showsthetimeconstantofthesystemproperties,shape,size-relatedandenvironmental(heatposition)arealsocloselyrelated.Therefore,thesameshapeofthedifferentsubstancesindifferenttimeconstants,thesameobjectatdifferenttimeconstantsisnotthesameenvironment.19、什么是熱邊界層？能量方程在熱邊界層中得到簡(jiǎn)化必須滿足的條件是什么？這樣的簡(jiǎn)化有何好處？固體壁面附近流體速度急劇變化的薄層稱為速度邊界層，而溫度急劇變化的薄層則稱為溫度邊界層。能量方程得以在邊界層中簡(jiǎn)化，必須存在足夠大的貝克萊數(shù)，即Pe=Te·Pr>>1，也就是具有1/Δ2的數(shù)量級(jí)，此時(shí)擴(kuò)展項(xiàng)才能夠被忽略，從而使能量微分方程變?yōu)閽佄镄推⒎址匠?，成為可以求解的形式。Thethinsoliddramaticchangesinthefluidvelocitynearthewalliscalledthevelocityboundarylayer,andathinlayerofrapidtemperaturechangeiscalledthetemperatureboundarylayer.Energyequationcanbesimplifiedintheboundarylayer,asufficientnumbermustexistBerkeley,i.e.Pe=Te·Pr>>1,thatis,havinga1/Δ2magnitude,thentheextensionisabletobeignored,sothattheenergydifferentialequationbecomesparabolicpartialdifferentialequationscanbesolvedintheformofbecoming.20、什么是物體表面的黑度？他與哪些因素相關(guān)？什么是物體表面的吸收率？它與哪些因素有關(guān)？他們之間有什么區(qū)別？黑度:物體表面的輻射力與同溫度下黑體輻射的輻射力之比。它與物體的種類、表面特征及表面溫度相關(guān)。物體表面的吸收率是表面對(duì)投入輻射的吸收份額，他不僅與物體的種類、表面特征和溫度相關(guān)，而且與投入輻射的能量隨波長(zhǎng)的分部相關(guān)，也就是與投入輻射的發(fā)射體的種類溫度和表面特征相關(guān)。比較兩者的相關(guān)因素不難看出他們之間的區(qū)別，概括的說黑度是物體表面自身的屬性，而吸收率卻不僅與自身有關(guān)情況有關(guān)還與外界輻射的情況緊密相連。Blackness:Radiationforceandthesametemperatureblackbodyradiationth