傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題答案

1、.傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題1.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：2.肋片高度增加引起兩種效果：肋效率下降及散熱外表積增加。因而有人認(rèn)為，隨著肋片高度的增加會(huì)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(huì)下降。試分析這一觀點(diǎn)的正確性。答：錯(cuò)誤，因?yàn)楫?dāng)肋片高度到達(dá)一定值時(shí)，通過該處截面的熱流密度為零。通過肋片的熱流已到達(dá)最大值，不會(huì)因?yàn)楦叨鹊脑黾佣l(fā)生變化。3. 什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀態(tài)或充分開展階段"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)展到一定程度,初始溫度分布的影響

2、就會(huì)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()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)狀況階段或充分開展階段。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(jí)數(shù)的首項(xiàng)進(jìn)展計(jì)算。4. 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(duì)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)展分析求解；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(duì)于

3、內(nèi)部熱阻較大，而絕熱工況下邊界熱阻無限大。5、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。6.對(duì)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(duì)大多數(shù)實(shí)際對(duì)流傳熱問題尚無法求得其準(zhǔn)確解，那么建立對(duì)流換熱問題的數(shù)字描述有什么意義.答：對(duì)流換熱問題完整的數(shù)字描述應(yīng)包括：對(duì)流換熱微分方程組及定解條件，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(duì)流換熱問題的數(shù)字描述目的在于找出影響對(duì)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(dòng)量，能量和質(zhì)量守恒關(guān)系，防止在研究遺漏某種物理

4、因素。7.什么叫做兩個(gè)現(xiàn)象相似，它們有什么共性.答：指那些用一樣形式并具有一樣內(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(duì)于成比例，那么稱為兩個(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)那么對(duì)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） 幾何條件。換熱外表的幾何形狀、位置、以及外表的粗糙度等。（4） 物理?xiàng)l件。物體的種類與物性。8、什么叫大空間自然對(duì)流換熱.什么叫有限自然對(duì)流換熱.這與強(qiáng)制對(duì)流中的外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)有什么異同.答：大

5、空間作自然對(duì)流時(shí)，流體的冷卻過程與加熱過程互不影響，當(dāng)其流動(dòng)時(shí)形成的邊界層相互干擾時(shí)，稱為有限空間自然對(duì)流。這與外部流動(dòng)和內(nèi)部流動(dòng)的劃分有類似的地方，但流動(dòng)的動(dòng)因不同，一個(gè)由外在因素引起的流動(dòng)，一個(gè)是由流體的溫度不同而引起的流動(dòng)。9簡(jiǎn)述的物理意義數(shù)有什么區(qū)別.無10.什么叫膜狀凝結(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)11.從換熱外表的構(gòu)造而言，強(qiáng)化凝結(jié)換熱的根本思想是什么"強(qiáng)化沸騰換熱的根本思想是什么.答：從換熱外表的構(gòu)造而言，強(qiáng)化凝結(jié)

6、換熱的根本思想是盡量減薄粘滯在換熱外表上液膜的厚度，強(qiáng)化沸騰換熱的根本思想是盡量增加換熱外表的汽化核心數(shù)12什么叫光譜吸收比.在不同光源的照耀下，物體常呈現(xiàn)不同的顏色，如何解釋.黑體的輻射具有漫射特性如何理解從黑體模型溫度均勻的空腔器壁上的小孔發(fā)出的輻射能也具有漫射特性呢.13、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：外表1發(fā)出的輻射能落到外表2上的份額稱為外表對(duì)外表2的角系數(shù)。“角系數(shù)是一個(gè)純幾何因子 的結(jié)論是在物體外表性質(zhì)及外表濕度均勻、物體輻射服從蘭貝特定律的前提下得出的。14、試述氣體輻射的根本特點(diǎn)。無15、什么是輻射外表熱阻.什么是輻射空

7、間熱阻. 答：出輻射外表特性引起的熱阻稱為輻射外表熱阻，由輻射外表形狀和空間位置引起的熱阻稱為輻射空間16. 在圓管外敷設(shè)保溫層與在圓管外側(cè)設(shè)置肋片從熱阻分析的角度有什么異同.在什么情況下加保溫層反而會(huì)強(qiáng)化其傳熱而肋片反而會(huì)削弱其傳熱.答：在圓管外敷設(shè)保溫層和設(shè)置肋片都使外表?yè)Q熱熱阻降低而導(dǎo)熱熱阻增加，而一般情況下保溫使導(dǎo)熱熱阻增加較多，使換熱熱阻降低較少，使總熱阻增加，起到削弱傳熱的效果；設(shè)置肋片使導(dǎo)熱熱阻增加較少，而換熱熱阻降低較多，使總熱阻下降，起到強(qiáng)化傳熱的作用。但當(dāng)外徑小于臨界直徑時(shí)，增加保溫層厚度反而會(huì)強(qiáng)化傳熱。理論上只有當(dāng)肋化系數(shù)與肋面總效率的乘積小于1時(shí)，肋化才會(huì)削弱傳熱。17

8、試用簡(jiǎn)練的語言說明導(dǎo)熱、對(duì)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(duì)流的區(qū)別在于：物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，稱為導(dǎo)熱；對(duì)流那么是流體各局部之間發(fā)生宏觀相對(duì)位移及冷熱流體的相互摻混。聯(lián)系是：在發(fā)生對(duì)流換熱的同時(shí)必然伴生有導(dǎo)熱。導(dǎo)熱、對(duì)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。18.如何減少測(cè)溫套管溫度計(jì)的測(cè)量誤差.1選用導(dǎo)熱系數(shù)較小的材料做套管2盡量增加套管的高度3減少套管的厚度4加強(qiáng)流體與套管壁之間的換熱5在套管外包一層保溫膜19. 請(qǐng)解釋非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析中的集總參數(shù)法，

9、其適用條件是什么.為何可以在這種條件下使用.答：當(dāng)固體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻小于其外表的換熱熱阻是，固體內(nèi)部的溫度趨于一致，近似認(rèn)為固體內(nèi)部的溫度T僅是時(shí)間tao的一元函數(shù)而與空間坐標(biāo)無關(guān)，這種忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡(jiǎn)化方法稱為集總參數(shù)法3分，通常當(dāng)畢奧數(shù)Bi<0.1時(shí)，采用集總參數(shù)法求解溫度響應(yīng)誤差不大20. 什么是流動(dòng)邊界層與熱邊界層"它們的厚度之比與普朗特?cái)?shù)是否有關(guān).為什么.答：當(dāng)流體沿壁面流動(dòng)時(shí)，由于流體的粘性作用，使壁面附近的流體速度降低，通常用相對(duì)于流速(U答案打不出來，有空來抄下21.輻射網(wǎng)絡(luò)中的絕熱外表可否稱之為重輻射面.它具備哪兩重性質(zhì).為什么.無 計(jì)算題1、 雙層玻

10、璃窗系由兩層厚為6mm 的玻璃及其間的空氣隙所組成，空氣隙厚度為8mm。假設(shè)面向室內(nèi)的玻璃外表溫度與室外的玻璃外表溫度各為20及-20，試確定該雙層玻璃窗的熱損失。如果采用單層玻璃窗，其他條件不變，其熱損失是雙層玻璃的多少倍.玻璃窗的尺寸為60cm´60cm。不考慮空氣間隙中的自然對(duì)流。玻璃的導(dǎo)熱系數(shù)為0.78W /(m.K)。2-9答:116.53W/所以2、一直徑為30mm，壁溫為100的管子向溫度為20的環(huán)境放熱，熱損失率為100W/m。為把熱損失減少到50W/m，有兩種材料可以同時(shí)被應(yīng)用。材料A的導(dǎo)熱系數(shù)為0.5 W /(m.K)，可利用度為3.14 ´10-3m3

11、/m ；材料B 的導(dǎo)熱系數(shù)為0.1 W /(m.K)，可利用度為4.0´10-3m3/m。試分析如何敷設(shè)這兩種材料才能到達(dá)上述要求。假設(shè)敷設(shè)這兩種材料后，外外表與環(huán)境間的外表傳熱系數(shù)與原來一樣。2-19解：根據(jù)題意有：，解得 h13.2696按題意有：將導(dǎo)熱系數(shù)大的放在內(nèi)側(cè)，m解方程組得：，3、一塊厚20mm 的鋼板，加熱到5000C 后置于200C 的空氣中冷卻。設(shè)冷卻過程中鋼板兩側(cè)面的平均外表傳熱系數(shù)為35 W /( m2×K ),鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)為45 W /( m2×K )，假設(shè)擴(kuò)散率為1.375´ 10-5m2/ s 。試確定使鋼板冷卻到空氣相差

12、100C 時(shí)所需的時(shí)間。3-13解：由題意知 故可采用集總參數(shù)法處理。由平板兩邊對(duì)稱受熱，板內(nèi)溫度分布必以其中心對(duì)稱，建立微分方程，引入過余溫度，那么得： 解之得：4、：1.013´105 Pa、100的空氣以v=100m/s 的速度流過一塊平板，平板溫度為30。求：離開平板前緣3cm 及6cm 處邊界層上的法向速度、流動(dòng)邊界層及熱邊界層厚度、局部切應(yīng)力和局部外表傳熱系數(shù)、平均阻力系數(shù)和平均外表傳熱系數(shù)。5-12解：定性溫度,，。 1處， 動(dòng)量邊界層厚度5、對(duì)于恒壁溫邊界條件的自然對(duì)流，試用量綱分析方法導(dǎo)出：Nu = f (Gr,Pr)。提示：在自然對(duì)流換熱中g(shù)aDt起相當(dāng)于強(qiáng)制對(duì)流

13、中流速的作用。6-26、：一個(gè)亞音速風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)段的最大風(fēng)速可達(dá)40m/s。設(shè)來流溫度為30，平板壁溫為70，風(fēng)洞的壓力可取1.013´105 Pa。求：為了時(shí)外掠平板的流動(dòng)到達(dá)5´105的Rex數(shù)，平板需多長(zhǎng)。如果平板溫度系用低壓水蒸氣在夾層中凝結(jié)來維持，平板垂直于流動(dòng)方向的寬度為20cm 時(shí)。試確定水蒸氣的凝結(jié)量。6-27解：，查附錄8得：，,在時(shí)，氣化潛熱，凝結(jié)水量。7、：一管道內(nèi)徑為500mm，輸送150的水蒸氣，空氣以5m/s 的流速橫向吹過該管，環(huán)境溫度為-10。求：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的對(duì)流散熱量。(6-35)解：d=0.5m s=0.5×3.14=1.57 m

14、70空氣的物性 8、：一輸送冷空氣的方形截面的管道，水平地穿過一室溫為28的房間，管道外外表平均溫度為12，截面尺寸為0.3m´0.3m。注意：冷面朝上相當(dāng)于熱面朝下，而冷面朝下那么相當(dāng)于熱面朝上。水平板熱面向上時(shí)有：水平板熱面向下時(shí)有：特征長(zhǎng)度為A/P，其中A 為外表積，P 為周長(zhǎng)。求：每米長(zhǎng)管道上冷空氣通過外外表的自然對(duì)流從房間內(nèi)帶走的熱量。6-48解：不考慮相交面處的相互影響，,對(duì)豎壁，特征尺寸，對(duì)上下外表，因?yàn)楣艿篱L(zhǎng)度遠(yuǎn)大于截面尺寸，故.1、豎壁：。2、冷面朝上：。3、下外表：，9、一爐膛內(nèi)火焰的平均溫度為1500K，爐墻上有一著火孔。試計(jì)算當(dāng)著火孔翻開時(shí)從孔向外輻射的功率。該輻射能中波長(zhǎng)為2mm的光譜輻射力是多少.哪種波長(zhǎng)下的能量最多.8-4解：287W/T1500K時(shí)，10. 9-10、：如圖。求：每一對(duì)邊的角系數(shù)、兩鄰邊的角系數(shù)及任一邊對(duì)管子的角系數(shù)。解：1先計(jì)算任一邊對(duì)圓管的角系數(shù)。如下列圖所示：設(shè)