传热学经典试题.docx

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1、第一章概论一、名诃说明I.热流量：单位时间内所传递的热量2 .热流密度：服位传热面上的热流量3 .导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的状况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热S.这种现象被称为热传导，简称导热。4 .对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。5 .辐射传热：物体不断向四周空间发出热辎射能，并被四周物体汲取。同时,物体也不断接收四周物体辐射给它的热能，这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传

2、热。6 .总传热过程：热忸从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。7 .对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为IK是的对流传热量，单位为W/(m2?K)。对流传热系数表示对流传热实力的大小。8 .辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为IK是的辐射传热量，单位为W/(m2?K)。辐射传热系数表示辐射传热实力的大小。9 .复合传热系数：雎位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为IK是的更合传热微，单位为W/(m2?K)组合传热系数表示笑合传热实力的大小。10 .总传热系数：总传热过程中热量传递实力的大小。数值

3、上表示传热温差为IK时，单位传热面积在单位时间内的传热晶。四、简答题1 .试述三种热量传递基本方式的差别，并各举12个实际例子说明。(提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式)2 .请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止？(提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热实力与壁面的影响状况）3 .试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么？（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W（m7K）,W（m2K）.W（m27K）4 .在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义？

4、（提示：分析热网与温乐的美系，热路图在传热过程分析中的作用。）5 .结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。（提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等）6 .在空调房间内，受季与冬季室内温度都保持在22C左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学学问说明这一现象。（提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来说明这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同）其次章热传导一、名词说明1 .温度场：某瞬间物体内各点温度分布的总称。般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。2 .等温面（线）：由物体内温度相同的点所连

5、成的面（或线）。3 .温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变更率.4 .热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于IK/m的温度梯度作用下产生的热流密度.热导率是材料固有的热物理性痂，表示物侦导热实力的大小。5 .导温系数：材料传播温度变更实力大小的指标。6 .稳态导热：物体中各点温度不陋时间而变更的导热过程。7 .非稳态导热：物体中各点温度随时间而变更的导热过程。8 .傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比T-该导热面法向湿度变更率09 .保温(隔热)材料：AW012W/(m?K)(平均温度不高于35OC时)的材料。10 .肋效率：肋片实际散热星

6、与肋片最大可能散热量之比。11 .接触热阻：材料表面由于存在肯定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻。12 .定解条件(单值性条件)：使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。四、简答题I.试说明材料的导热系数与导湿系数之间有什么区分和联系(提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=cp),但导温系数不但与材料的导热系数仃关，还与材料的热容量(或储热实力)也有关：从物理意义看，导热系数表征材料导热实力的强弱，导温系数表征材料传播温度变更的实力的大小，两者都是物性参数2 .试用所学的传热学学问

7、说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。(提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋)，利用等截面直肋计算助端温度th的结果，可得采纳温度计套管后造成的测量误差At为At=tf-th=,其中，欲使测量误差At下降，可以采纳以下儿种措施：(I)降低壁面与流体的温差(IjO),也就是想方法使助基温度IO接近tf,可以通过对流体通道的外表面实行保温措施来实现0(2)增大(mH)值，使分母ch(mH)蝌大。详细可以用以下手段实现：增加H,延长温度计套管的长度：减小人，采纳导热系数小的材料做温度计套管，如采纳不锈钢管，不要用铜管.因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小1降低6,减小温度计套

8、管的壁厚，采纳薄壁管。提高h增加温度计套管与流体之间的热交换。)3 .试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式：并请说明导热问题常见的三类边界条件。(提示：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式第一类边界条件：X）.tw=fw（x.T）其次类边界条件：TX）.第三类边界条件：0.4 .在一根蒸汽管道上须要加装一根测温套管，有三种材料可选：铜、偌、不锈钢。何选用哪种材料所引起的测湿误差最小，为什么？为减小测址误差，在套管尺寸的选择上还应留意哪些问题？（提示：与简答题2的第（2）点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最

9、小）5,什么是接触热阻?削减固体壁面之间的接触热阻有哪些方法？（提示：材料表而由于存在肯定的粗植度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降（温度不连续）。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及四周介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑削减接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以削减接触热阻。）第三章对流传热一、名词说明I.速度边界层：在流场中壁面旁边流速发生急剧变更的薄层。2,温度边界层：在流体温度场中壁面旁边温度发牛.急剧变更的薄层。3 .定性温度：确定换热过程中潦体物性的温度。

10、4 .特征尺度：对于对流传热起确定作用的几何尺寸。5 .相像准则（如Nu.Re.Pr.Gr.Ra）：由几个变量组成的无量纲的组若量。6 .强迫对流传热：由于机械（泵或风机等）的作用或其它压差而引起的相刻运动.7 .自然对流传热：流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。8 .大空间自然对流传热：传热而上边界层的形成和发展不受四周物体的干扰时的自然对潦传热。9 .珠状凝聚：当凝聚液不能润湿壁面。）90?）时，凝聚液在壁面上形成很多液滴，而不形成连续的液膜“10.膜状凝聚：当液体能润湿壁面时，凝聚液和壁面的河湿饱（液体与壁面交界处的切而经液体到壁面的交角）Q5O（或60）时,短管的上述影响可忽视不

11、计,当1.dV50（或60）时,则必需考虑入口段的影响。7 .层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数?为什么？（提示：该问题I可样可以从人口效应角度加以阐述.在入口段边界乂厚度从零起先增厚，若采纳短管，尽管处于层流工况，由于边界层较薄.对流换热系数可以大于紊流状况Q8 .什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机？（提示：用大容器饱和沸腾曲线说明之。以大容器饱和沸腾为例，（I）沸腾过程中，随着壁面过热度At的增大，存在自然对流、核态沸腾、不桎定膜态部腾和腴态沸脆四个阶段，临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸胸转变过程中所对应的最大热流密度；（2）当加热热流大

12、于临界热流密度时，沸腾工况向膜态沸腾过渡，加热面上有汽泡汇合形成汽膜，将壁面与液体隔开,由于汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数快速下降，传热恶化：（3）汽膜的存在使壁温急剧上升,若为限制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热流密度，沸腾工况从核态沸腌&跃到稳定膜态沸膊，壁温K升到100oC以上（水），使设备烧毁。）9 .试述不凝性气体影响膜状凝聚传热的缘由。（提示：少量不凝性气体的存在就将使凝聚换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸汽饱和温度下降两方面加以阐述。（1）含有不凝性气体的蒸汽凝聚时在液膜表面会渐渐枳聚起不凝性气体层，相蒸汽隔开，蒸汽凝聚必需穿过气层，使换热热阻大火增加：（2）随着蒸汽的凝聚，液膜表面气体分压力增大，使凝聚蒸汽的分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度降低，削减了有效冷凝温差,减弱/凝聚换热.）第四章辐射传热一、名词说明1 .热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动状态变更，而将部分内能转换成电磁波的能量放射出去的过程。2 .汲取比：投射到物体表面的热辐射