傳熱學完整答案

1在青藏鐵路建設(shè)中，采用碎石路基可有效防止凍土層的凍脹和融降問題，為什么？答：碎石路基中的空隙可以有效阻止熱量自上而下的傳遞，而能順利將凍土層的熱量自下而上的傳遞。原因是空隙內(nèi)的空氣的自然對流能將下方的熱量傳遞到上方，而不能將上方的熱量傳遞給下方，使得路基中熱量只能單向傳遞。這樣就可以維持路基下凍土層的常年凍結(jié)。2肋片高度的增加引起兩種效果：肋效率下降及散熱表面積增加，有人認為，隨著肋片高度的增加會出現(xiàn)一個臨界高度，超過這個高度后肋片散熱量反而會下降，試分析這一觀點。答：這一觀點是不正確的，計算公式表明，肋片散熱量與^日的雙曲正切成正比，而雙曲正切是單調(diào)增加函數(shù)，所以散熱量不會隨高度增加而下降。且隨著H的增加，th（mH）1,而當th（mH）1后，其值為無限長細長桿的散熱量。3試說明B的物理意義。Bi—0，Bi-8各代表什么樣的換熱條件？有人認為，Bi-0代表了絕熱工況，你是否贊同這一觀點，為什么？答：畢渥數(shù)是一個表示導(dǎo)熱物體內(nèi)外熱阻之比的無量綱，Bi數(shù)的物理意義是導(dǎo)熱物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與外部對流熱阻的相對大小°Bi-0代表的是傳熱熱阻主要在邊界，內(nèi)部溫度趨于均勻；Bi-8代表的是傳熱熱阻主要在內(nèi)部，可以近似認為壁溫就是流體溫度。顯然，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，所以認為Bi-0代表了絕熱工況的觀點是錯誤的。4試說明增強凝結(jié)換熱的措施？答：（1）采用高效冷凝表面；（2）有效地排除不凝性氣體；（3）加速凝結(jié)液的排除5氣體輻射和固體輻射相比，具有什么特點？答：（1）通常固體表面的輻射和吸收光譜是連續(xù)的，而氣體只能輻射和吸收某一定波長范圍內(nèi)的能量，即氣體的輻射和吸收具有明顯的選擇性。（2）固體的輻射和吸收是在很薄的表面層中進行，而氣體的輻射和吸收則是在整個氣體容積中進行。6什么是物體的發(fā)射率和吸收率？二者在什么條件下相等？答：實際物體的輻射力與同溫度下黑體的輻射力之比稱為該物體的發(fā)射率；投射到物體表面的總能量中被吸收的能量所占的份額是物體的吸收率。由基爾霍夫定律可知：當物體表面為漫灰表面時，二者相等。10什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的時間常數(shù)？試分析測量恒定的流體溫度時Tc對測量精確度的影響。答：在溫度場隨時間而變化的過程中，內(nèi)部熱阻可以忽略的物體突然被加熱和冷卻時，它以初始溫度變化速率從初始溫度變化到周圍流體溫度所需要的，具有時間量綱的時間就叫非穩(wěn)態(tài)的時間常數(shù)。當減小，熱性就會下降，t就越小，即越小時，準確性越高。11在寒冷的北方地區(qū)，建房用磚采用實心磚還是多孔的空心磚好。為什么？答：在其他條件相同時，實心磚材料如紅磚的導(dǎo)熱系數(shù)約0.5，而多孔空心磚中充滿著不動的空氣，空氣在純導(dǎo)熱（即忽略自然對流）時，其導(dǎo)熱系數(shù)很低，是很好的絕熱材料。因而用多孔空心磚好。12影響對流換熱的主要因素是什么？答：（1）流態(tài)和流動的起因；（2）流體的熱物理性質(zhì)：A、導(dǎo)熱系數(shù)。B、比熱容量。C、動力粘度及運動粘度。（3）換熱表面的幾何因素；綜上所述，影響對流換熱的因素或者說影響h的因素可以表示為：13北方深秋的清晨，樹葉葉面上常常結(jié)霜，試問樹葉上下表面的哪一面上容易結(jié)霜，為什么？

霜會結(jié)在樹葉的上表面。因為清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表面的溫度低于攝氏零度，而地球表面溫度一般在零度以上。由于相對樹葉下表面來說，其上表面需要向太空輻射更多的能量，所以樹葉下表面溫度較高，而上表面溫度較低且可能低于零度，因而容易結(jié)霜。14普朗克常數(shù)的物理意義？分析當時流體熱邊界層和過度邊界層的厚度變化規(guī)律。答:普朗特數(shù)的物理意義是流體動量擴散系數(shù)與熱量擴散系數(shù)之比或者說是對流換熱中熱邊界層的厚度與流動邊界層厚度之比，反映物性對給熱過程的影響。層流時，流體熱邊界層和速度邊界層的厚度都是隨著流體的流向而逐漸增加。15試從太陽輻射，氣體輻射的角度解釋大氣層的溫室效應(yīng)？答：地球周圍的大氣層能對地面起到保溫作用，大氣層大氣層能讓大部分太陽輻射透過到達地面，而地面輻射中95%以上的能量分布在內(nèi)，它不能穿透大氣層，這就減少了地面的輻射熱損失，其作用與玻璃保溫室類似，即大氣層的溫室效應(yīng)。16根據(jù)對導(dǎo)熱系數(shù)主要影響因數(shù)的分析。試說明在選擇和安裝保溫隔熱材料時要注意哪些問題？二、計算題1、某一爐墻內(nèi)層由耐火磚，外層由紅磚組成，厚度分別為300mm和400mm，導(dǎo)熱系數(shù)分別為0.7W/(m.K)和0.6W/(m.K)，爐墻內(nèi)側(cè)、外側(cè)壁面溫度分別為600°C和40°C，試計算：該爐墻單位面積的熱損失；(2)若以導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m-K)的保溫板代替紅磚，其它條件不變，為了使爐墻單位面積熱損失低于5kW/二手，至少要多厚的保溫板。解：(1)單位面積散熱損失：twl—600—40“q=T7V=2CT=汩沖刑河萬+后07+0^以保溫板替代紅磚，由于爐墻熱損失不得高于q=5kW/二手如泌白守-奪)=X(檻器湍)=-031657mm由此可知不用保溫層也能使爐墻單位面積熱損失低于5kW/：三。2、一蒸汽鍋爐爐膛中的蒸發(fā)受熱面管壁受到的溫度為2000C的煙氣加熱，管內(nèi)沸水溫度為300C，煙氣與受熱面管子外壁間的復(fù)合換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為120W/(m-K)，沸水與內(nèi)壁間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為4000W/(m.K)。管子外徑為42mm，壁厚5mm，管壁導(dǎo)熱系數(shù)入=62W/(m.K)。試計算下面兩種情況下受熱面單位長度上的熱負荷和管壁平均溫度：(1)換熱表面無垢；(2)外表面結(jié)了一層厚為2mm的煙灰，其入=0.08W/(m-K)0m里—解：—-2Adi心丁恤甲(1)-42±1,，xln-..2X62X1T324000X11X01()32120XHX01042-——=1.56m1。"\提［：1；

(2)7.030X甲(1)-42±1,，xln-..2X62X1T324000X11X01()32120XHX01042-——=1.56m1。"\提［：1；(2)7.030X103W/m3、假定人對冷熱的感覺以皮膚的熱損失作為衡量依據(jù)，設(shè)人體脂肪層的厚度為2mm,其內(nèi)表面溫度為36^且不變。無風條件下，裸露的皮膚外表面與空氣的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為25W/(m.K)；有風時，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為60W((m.K)；人體脂肪層的導(dǎo)熱系數(shù)為0.3W/(mK)。試確定：(1)要使無風天的感覺與有風天氣溫-15°C時的感覺一樣，則無風天氣的氣溫是多少？(2)在同樣是-25C的氣溫下，無風和刮風天，人皮膚單位面積上的熱損失之比是多少？…two-tWl_two-tW2解：::-1:(1)-：二一-:二，'?日一八-:二'■—TV.----.-OLc—_3&---25)Ql—~~B-—i~—1h,kw弓站=571.875W/m；25兩即即dS…''c—_3&---25)Ql—~~B-—i~—1h,kw弓站=571.875W/m；qi瓦571.875732=0.781254、蒸氣管道，內(nèi)、外經(jīng)二二2SI二二，二二二。】二】二。管外包有三層隔熱保溫材料：內(nèi)層：■.：(［二-三)，-':二-------；中層：〔；=-'-二(二-匚