傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題.doc

傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題一、判斷1、熱量傳遞三種基本形式是導(dǎo)熱、對(duì)流換熱、輻射換熱（X）2溫度梯度是個(gè)向量，溫度梯度正方向在溫度降低的方向（X）3博里葉定律適用于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱和非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱（）4同一時(shí)刻不同溫度等溫面可以相交（X）5應(yīng)用肋片加大散熱量時(shí)，應(yīng)將肋片加裝在表面系數(shù)較小的一側(cè)（）6沿著單層平壁一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，其溫度分布一定為直線（X）？、7單位面積熱阻總可以寫作qt（X）8在穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)中溫度處處均勻（X）9導(dǎo)熱只能發(fā)生在密實(shí)的固體中（X）l10流動(dòng)邊界層和熱邊界層狀況決定熱量等穩(wěn)流換熱熱阻主要取決于層流換熱的底層導(dǎo)熱熱阻（）11流體光滑管中，第一排管表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)很?。ǎ?2沿垂直壁大空間自由流動(dòng)換熱到旺盛穩(wěn)流，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與高度無(wú)關(guān)（）13由于浮升力的作用，液體沸騰時(shí)氣泡內(nèi)壓力大于氣泡外液體壓力（X）14灰體表面輻射率EqCb（t100）4（X）15為了減少保溫瓶輻射熱將瓶壁抽真空（X）16有效輻射J是本身發(fā)射輻射與吸收輻射之差（X）17逆流換熱器中冷流體的出口溫度高于熱流體出口溫度（X）2、 問答題1、為什么隔熱保溫材料的表觀導(dǎo)熱系數(shù)?。看穑阂?yàn)楦魺岜夭牧隙酁槎嗫椎?、纖維性材料，孔徑之間充滿空氣，所以表現(xiàn)導(dǎo)熱系數(shù)小2、為什么潮濕的材料表觀系數(shù)比干的和純水的大？l答：水比空氣導(dǎo)熱大，更主要的是潮濕材料有溫差水份順熱流方向遷移，帶走大量的熱出現(xiàn)熱濕傳導(dǎo)現(xiàn)象引起表觀系數(shù)大。3、 描述導(dǎo)熱現(xiàn)象有傅立葉定律，為什么還要導(dǎo)熱微分方程式？答：通過導(dǎo)熱微分方程式計(jì)算可以輔定溫度場(chǎng)。4、 Re、Gr、Pr三個(gè)準(zhǔn)則在準(zhǔn)則方程式中各起什么作用？答：Re準(zhǔn)則代表受迫流動(dòng)的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)換熱的作用。Gr準(zhǔn)則代表了自由流動(dòng)的流動(dòng)狀態(tài)對(duì)換熱的作用。Pr準(zhǔn)則代表了流體物性參數(shù)對(duì)換熱的作用。5、流體在管內(nèi)受迫流動(dòng)條件相同，相比之下是直管換熱強(qiáng)還是彎管換熱強(qiáng)，為什么？答：彎管強(qiáng)換熱強(qiáng)。因?yàn)閺澒苁茈x心力作用能夠產(chǎn)生二次環(huán)流，因此能夠增強(qiáng)換熱。6、分析說(shuō)明導(dǎo)熱系數(shù)、密度、比熱、粘度系數(shù)對(duì)換熱的影響？答：導(dǎo)熱系數(shù)增大，對(duì)流換熱隨之增大。密度比熱大，對(duì)流換熱也大。粘度系數(shù)加大，熱阻增大，對(duì)流換熱相應(yīng)減小。7、什么是溫室效應(yīng)？答：短波透時(shí)認(rèn)波阻隔的現(xiàn)象為溫室效應(yīng)。8、何類物體遵循維恩位移定律？答：適合于黑體輻射的物體遵循該定律。9、 為什么太陽(yáng)灶的受熱面要做成黑色粗糙的，而輻射采暖板不涂成黑色？答：黑色可以增加吸收太陽(yáng)可見光的吸收率粗糙表面也可以加大吸收率。輻射采暖與吸收可見光無(wú)關(guān)，所以沒有必要涂成黑色。10、為什么表面增加肋片能夠增加傳熱？答：因?yàn)楸砻嬖黾永咂?，總體面積加大，致使傳熱熱阻下降，從而增加了傳熱。11、為什么說(shuō)對(duì)數(shù)平均溫差近似？答：因?yàn)樵谕茖?dǎo)過程中做了兩項(xiàng)假定近似，忽略了熱損失，C、K又為常數(shù)，因此平均溫差近似。12、按傳熱學(xué)理論制造出來(lái)的鍋爐投入運(yùn)行一段時(shí)間后為什么熱效率下降？應(yīng)采取什么措施？答；由于長(zhǎng)期使用造成結(jié)垢和煙渣等影響了鍋爐的出力。措施：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮污垢熱阻，運(yùn)行中要定期除垢，設(shè)計(jì)時(shí)確定面積后要相應(yīng)的增加安全系數(shù)。3、 名詞解釋1.導(dǎo)熱基本定律:當(dāng)導(dǎo)熱體中進(jìn)行純導(dǎo)熱時(shí),通過導(dǎo)熱面的熱流密度,其值與該處溫度梯度的絕對(duì)值成正比,而方向與溫度梯度相反。2.非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:發(fā)生在非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)熱過程稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱?；颍何矬w中的溫度分布隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。3.凝結(jié)換熱:蒸汽同低于其飽和溫度的冷壁面接觸時(shí),蒸汽就會(huì)在壁面上發(fā)生凝結(jié)過程成為流液體。4.黑度:物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力之比。5.有效輻射:單位時(shí)間內(nèi)離開單位表面積的總輻射能。6穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱:發(fā)生在穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)內(nèi)的導(dǎo)熱過程稱為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。7 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。）8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。 對(duì)流換熱：流體與固體壁直接接觸時(shí)所發(fā)生的熱傳遞過程.對(duì)流換熱與熱對(duì)流不同， 既有熱對(duì)流，也有導(dǎo)熱；不是基本傳熱方式9傳熱過程:熱量由固體壁面一側(cè)的熱流體通過固體壁面?zhèn)鬟f給另一側(cè)冷流體的過程。10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。11.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。或12.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。13.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)熱過程。14.黑體:吸收率等于1的物體。15.復(fù)合換熱:對(duì)流換熱與輻射換熱同時(shí)存在的綜合熱傳遞過程。16.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。17.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)。18.溫度邊界層：對(duì)流換熱時(shí)，在傳熱壁面附近形成的一層溫度有很大變化(或溫度變化率很大)的薄層。19.灰體：吸收率與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體稱為灰體。20.間壁式換熱器:冷、熱兩種流體被固體壁面隔開，各自在一側(cè)流動(dòng)，熱量通過固體壁面由熱流體傳給冷流體的換熱設(shè)備稱為間壁式換熱器。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本特點(diǎn)。（1）隨著導(dǎo)熱過程的進(jìn)行,導(dǎo)熱體內(nèi)溫度不斷變化,好象溫度會(huì)從物體的一部分逐漸向另一部分轉(zhuǎn)播一樣,習(xí)慣上稱為導(dǎo)溫現(xiàn)象。這在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中是不存在的。（2）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中導(dǎo)熱體自身參與吸熱（或放熱），即導(dǎo)熱體有儲(chǔ)熱現(xiàn)象，所以即使對(duì)通過平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來(lái)說(shuō)，在與熱流方向相垂直的不同截面上的熱流量也是處處不等的，而在一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中通過各層的熱流量是相等的。（3）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中的溫度梯度及兩側(cè)壁溫差遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。2.什么是臨界熱絕緣直徑？平壁外和圓管外敷設(shè)保溫材料是否一定能起到保溫的作用，為什么？（1）對(duì)應(yīng)于總熱阻為極小值時(shí)的隔熱層外徑稱為臨界熱絕緣直徑。（2）平壁外敷設(shè)保溫材料一定能起到保溫的作用，因?yàn)樵黾恿艘豁?xiàng)導(dǎo)熱熱阻，從而增大了總熱阻，達(dá)到削弱傳熱的目的。（3）圓筒壁外敷設(shè)保溫材料不一定能起到保溫的作用，雖然增加了一項(xiàng)熱阻，但外壁的換熱熱阻隨之減小，所以總熱阻有可能減小，也有可能增大。3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)問題？（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)散方式穿過這個(gè)氣體層，這就使凝結(jié)換熱過程增加了一個(gè)熱阻，即氣相熱阻，所以c降低。（3分）（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分，答50%左右也可）（3）這是凝汽器必須裝設(shè)抽氣器的主要原因之一。4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(lái)的？它在導(dǎo)熱問題的分析計(jì)算中有何作用？（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(lái)的。（3）作用：確定導(dǎo)熱體內(nèi)的溫度分布（或溫度場(chǎng)）。5.氣體輻射有哪些特點(diǎn)？ ( 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。（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。6.為什么高溫過熱器一般采用順流式和逆流式混合布置的方式？（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。7.簡(jiǎn)述物性參數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)和粘度對(duì)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的影響。（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。8.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？ 形成氣體熱阻，使表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大大減少。9. 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10.應(yīng)用準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式求管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)時(shí)，定性溫度如何確定？確定性溫度有何用處？（6分）答：定性溫度是指計(jì)算流體物性時(shí)所采用的溫度。應(yīng)用準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式求管內(nèi)對(duì)流換熱系數(shù)時(shí)，定性溫度原則上取進(jìn)出口截面流體溫度的平均值。定性溫度用以計(jì)算流體的物性。在整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)按定性溫度計(jì)算物性，則整個(gè)流場(chǎng)中的物性就可認(rèn)為是相應(yīng)與定性溫度下的值，即相當(dāng)于把物性視為常數(shù)，于是物性場(chǎng)相似的條件即自動(dòng)滿足。對(duì)同一批實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，定性溫度不同使所得的準(zhǔn)則方程也可能不同。11.用熱電偶測(cè)量爐膛出口的煙氣溫度，有哪些因素會(huì)引起誤差?對(duì)此可采取哪些措施?答：熱電偶測(cè)溫產(chǎn)生誤差的原因主要有兩個(gè)：（1）由于熱電偶本身向根部導(dǎo)熱引起的；（2）由于熱電偶與周圍冷表面輻射傳熱造成的。針對(duì)上述兩個(gè)原因，有效措施為：（1） 熱電偶的插入深度足夠長(zhǎng)，第一種測(cè)溫誤差即可避免；（2） 采用抽氣遮熱罩式熱電偶，減少熱電偶的輻射散熱量。12.有一鋼管換熱器，熱水在管內(nèi)流動(dòng)，空氣在管間作多次折流，橫向沖刷管束以冷卻管內(nèi)熱水。擬改造采用管外加肋片并換鋼管為銅管來(lái)增加冷卻效果，試從傳熱角度來(lái)評(píng)價(jià)這個(gè)方案。答：傳熱效果增強(qiáng)，分析如下：（1）強(qiáng)化傳熱時(shí)，對(duì)熱阻比較大的一側(cè)流體換熱下功夫，往往能收到顯著的效果。即在傳熱溫差不變時(shí)，改變傳熱過程中熱阻大的那一環(huán)節(jié)的熱阻，可以大大增加傳熱過程的傳熱量。（2）一般來(lái)說(shuō)，如果要采取加肋片的方式強(qiáng)化傳熱過程的話，在h較小的一側(cè)加肋片才能收到顯著的強(qiáng)化效果。（3）銅的導(dǎo)熱系數(shù)（純銅為399W/mK）比鋼的導(dǎo)熱系數(shù)(碳鋼約為36.7W/Mk)大13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?zhèn)鳠嵯禂?shù)大，為什麼?答：（1）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。 （2）橫向沖刷時(shí)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)大。橫向沖刷時(shí)熱邊界層薄且存在由于邊界層分離而產(chǎn)生的漩渦，增加了流體的擾動(dòng)，因而換熱強(qiáng)。14.請(qǐng)分析遮熱板的原理及其在削弱輻射換熱中的作用。(1)在輻射換熱表面之間插入金屬(或固體)薄板，稱為遮熱板。(2)其原理是，遮熱板的存在增大了系統(tǒng)中的輻射換熱熱阻，使輻射過程的總熱阻增大系統(tǒng)黑度減少，使輻射換熱量減少。(3)遮熱板對(duì)于削弱輻射換熱具有顯著作用，如在兩個(gè)平行輻射表面之間插入一塊同黑度的遮熱板，可使輻射換熱量減少為原來(lái)的1/2，若采用黑度較小的遮熱板，則效果更為顯著。15.簡(jiǎn)述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的基本特點(diǎn)。（1）隨著導(dǎo)熱過程的進(jìn)行,導(dǎo)熱體內(nèi)溫度不斷變化,好象溫度會(huì)從物體的一部分逐漸向另一部分轉(zhuǎn)播一樣,習(xí)慣上稱為導(dǎo)溫現(xiàn)象。這在穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中是不存在的。（2）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中導(dǎo)熱體自身參與吸熱（或放熱），即導(dǎo)熱體有儲(chǔ)熱現(xiàn)象，所以即使對(duì)通過平壁的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱來(lái)說(shuō)，在與熱流方向相垂直的不同截面上的熱流量也是處處不等的，而在一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱中通過各層的熱流量是相等的。（3）非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程中的溫度梯度及兩側(cè)壁溫差遠(yuǎn)大于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱16.請(qǐng)分析遮熱板的原理及其在削弱輻射換熱中的作用。(1)在輻射換熱表面之間插入金屬(或固體)薄板，稱為遮熱板。(2)其原理是，遮熱板的存在增大了系統(tǒng)中的輻射換熱熱阻，使輻射過程的總熱阻增大，系統(tǒng)黑度減少，使輻射換熱量減少。(3)遮熱板對(duì)于削弱輻射換熱具有顯著作用，如在兩個(gè)平行輻射表面之間插入一塊同黑度的遮熱板，可使輻射換熱量減少為原來(lái)的1/2，若采用黑度較小的遮熱板，則效果更為顯著。17蒸氣與溫度低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，有哪兩種不同的凝結(jié)形式？產(chǎn)生不同凝結(jié)形式的原因是什么？當(dāng)凝結(jié)液體能很好地潤(rùn)濕壁面時(shí)，在壁面上將鋪展一層液膜，這種凝結(jié)方式稱為膜狀凝結(jié)。當(dāng)凝結(jié)液體不能很好地潤(rùn)濕壁面時(shí)，凝結(jié)液體在壁面上形成一個(gè)個(gè)液珠，且不斷發(fā)展長(zhǎng)大，并沿壁面滾下，壁面將重復(fù)產(chǎn)生液珠、成長(zhǎng)、滾落過程，這種凝結(jié)形式稱為珠狀凝結(jié)。18有人說(shuō)：“常溫下呈紅色的物體表示該物體在常溫下紅色光的光譜發(fā)射率較其它單色光（黃、綠、藍(lán)等）的光譜發(fā)射率高”。你認(rèn)為這種說(shuō)法正確嗎？為什么？不正確。因?yàn)槌叵挛矬w呈現(xiàn)的顏色是由于物體對(duì)可見光中某種單色光的反射造成的。紅色物體正是由于物體對(duì)可見光中的黃、綠、藍(lán)等色光的吸收比較大，反射比較小，而對(duì)紅光的吸收比較小，反射比較大所致。根據(jù)基爾霍夫定律，可見紅光的光譜發(fā)射率較其他單色光的光譜發(fā)射率低而不是高19有人說(shuō)，在電子器件的多種冷卻方式中，自然對(duì)流是一種最可靠（最安全）、最經(jīng)濟(jì)、無(wú)污染（噪音也是一種污染）的冷卻方式。試對(duì)這一說(shuō)法作出評(píng)價(jià)，并說(shuō)明這種冷卻方式有什么不足之處？有什么方法可作一定程度的彌補(bǔ)？電流通過電子器件時(shí)會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，