傳熱學復習題一、判斷1、熱量傳遞三種基本形式是導熱、對流換熱、輻射換熱（X）2溫度梯度是個向量，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態導熱和非穩態導熱（）4同一時刻不同溫度等溫面可以相交（X）5應用肋片加大散熱量時，應將肋片加裝在表面系數較小的一側（）6沿著單層平壁一維穩態導熱，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在穩態溫度場中溫度處處均勻（X）9導熱只能發生在密實的固體中（X）l10流動邊界層和熱邊界層狀況決定熱量等穩流換熱熱阻主要取決于層流換熱的底層導熱熱阻（）11流體光滑管中，第一排管表面傳熱系數很小（）12沿垂直壁大空間自由流動換熱到旺盛穩流，局部表面傳熱系數與高度無關（）13由于浮升力的作用，液體沸騰時氣泡內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熱系數?。看穑阂驗楦魺岜夭牧隙酁槎嗫椎?、纖維性材料，孔徑之間充滿空氣，所以表現導熱系數小2、為什么潮濕的材料表觀系數比干的和純水的大？l答：水比空氣導熱大，更主要的是潮濕材料有溫差水份順熱流方向遷移，帶走大量的熱出現熱濕傳導現象引起表觀系數大。3、 描述導熱現象有傅立葉定律，為什么還要導熱微分方程式？答：通過導熱微分方程式計算可以輔定溫度場。4、 Re、Gr、Pr三個準則在準則方程式中各起什么作用？答：Re準則代表受迫流動的流動狀態對換熱的作用。Gr準則代表了自由流動的流動狀態對換熱的作用。Pr準則代表了流體物性參數對換熱的作用。5、流體在管內受迫流動條件相同，相比之下是直管換熱強還是彎管換熱強，為什么？答：彎管強換熱強。因為彎管受離心力作用能夠產生二次環流，因此能夠增強換熱。6、分析說明導熱系數、密度、比熱、粘度系數對換熱的影響？答：導熱系數增大，對流換熱隨之增大。密度比熱大，對流換熱也大。粘度系數加大，熱阻增大，對流換熱相應減小。7、什么是溫室效應？答：短波透時認波阻隔的現象為溫室效應。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關，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：因為表面增加肋片后，總體面積加大，致使傳熱熱阻下降，從而增加了傳熱。11、為什么說對數平均溫差近似？答：因為在推導過程中做了兩項假定近似，忽略了熱損失，C、K又為常數，因此平均溫差近似。12、按傳熱學理論制造出來的鍋爐投入運行一段時間后為什么熱效率下降？應采取什么措施？答；由于長期使用造成結垢和煙渣等影響了鍋爐的出力。措施：設計時應考慮污垢熱阻，運行中要定期除垢，設計時確定面積后要相應的增加安全系數。3、 名詞解釋1.導熱基本定律:當導熱體中進行純導熱時,通過導熱面的熱流密度,其值與該處溫度梯度的絕對值成正比,而方向與溫度梯度相反。2.非穩態導熱:發生在非穩態溫度場內的導熱過程稱為非穩態導熱?；颍何矬w中的溫度分布隨時間而變化的導熱稱為非穩態導熱。3.凝結換熱:蒸汽同低于其飽和溫度的冷壁面接觸時,蒸汽就會在壁面上發生凝結過程成為流液體。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:單位時間內離開單位表面積的總輻射能。6穩態導熱:發生在穩態溫度場內的導熱過程稱為穩態導熱。7 穩態溫度場:溫度場內各點的溫度不隨時間變化。（或溫度場不隨時間變化。）8熱對流:依靠流體各部分之間的宏觀運行，把熱量由一處帶到另一處的熱傳遞現象。 對流換熱：流體與固體壁直接接觸時所發生的熱傳遞過程.對流換熱與熱對流不同， 既有熱對流，也有導熱；不是基本傳熱方式9傳熱過程:熱量由固體壁面一側的熱流體通過固體壁面傳遞給另一側冷流體的過程。10肋壁總效率:肋側表面總的實際散熱量與肋壁測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）:換熱器的實際傳熱量與最大可能傳熱量之比?；?2.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生的沸騰。13.準穩態導熱:物體內各點溫升速度不變的導熱過程。14.黑體:吸收率等于1的物體。15.復合換熱:對流換熱與輻射換熱同時存在的綜合熱傳遞過程。16.溫度場:溫度場是指某一瞬間物體中各點溫度分布的總稱。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數。18.溫度邊界層：對流換熱時，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：吸收率與波長無關的物體稱為灰體。20.間壁式換熱器:冷、熱兩種流體被固體壁面隔開，各自在一側流動，熱量通過固體壁面由熱流體傳給冷流體的換熱設備稱為間壁式換熱器。四、簡答題1.簡述非穩態導熱的基本特點。（1）隨著導熱過程的進行,導熱體內溫度不斷變化,好象溫度會從物體的一部分逐漸向另一部分轉播一樣,習慣上稱為導溫現象。這在穩態導熱中是不存在的。（2）非穩態導熱過程中導熱體自身參與吸熱（或放熱），即導熱體有儲熱現象，所以即使對通過平壁的非穩態導熱來說，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，而在一維穩態導熱中通過各層的熱流量是相等的。（3）非穩態導熱過程中的溫度梯度及兩側壁溫差遠大于穩態導熱。2.什么是臨界熱絕緣直徑？平壁外和圓管外敷設保溫材料是否一定能起到保溫的作用，為什么？（1）對應于總熱阻為極小值時的隔熱層外徑稱為臨界熱絕緣直徑。（2）平壁外敷設保溫材料一定能起到保溫的作用，因為增加了一項導熱熱阻，從而增大了總熱阻，達到削弱傳熱的目的。（3）圓筒壁外敷設保溫材料不一定能起到保溫的作用，雖然增加了一項熱阻，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不凝結氣體含量如何影響了蒸汽凝結時的對流換熱系數值？其影響程度如何？凝汽器如何解決這個問題？（1）因在工業凝汽器設備的凝結溫度下，蒸汽中所含有的空氣等氣體是不會凝結的，故稱這些氣體成分為不凝結氣體。當蒸汽凝結時，不凝結氣體聚積在液膜附近，形成不凝結氣體層，遠處的蒸汽在抵達液膜表面進行凝結前，必須以擴散方式穿過這個氣體層，這就使凝結換熱過程增加了一個熱阻，即氣相熱阻，所以c降低。（3分）（2）在一般冷凝溫差下，當不凝結氣體含量為1%時，換熱系數將只達純凈蒸汽的40%左右，后果是很嚴重的。（3分，答50%左右也可）（3）這是凝汽器必須裝設抽氣器的主要原因之一。4寫出直角坐標系中導熱微分方程的一般表達式，它是根據什么原理建立起來的？它在導熱問題的分析計算中有何作用？（1）直角坐標系中導熱微分方程的一般表達式為：（2）它是根據導熱基本定律（或傅里葉定律）和能量守恒定律建立起來的。（3）作用：確定導熱體內的溫度分布（或溫度場）。5.氣體輻射有哪些特點？ ( 1 )氣體的輻射（和吸收）對波長有強烈的選擇性，即它只能輻射和吸收某些波長范圍內的能量。（2）氣體的輻射（和吸收）是在整個容積中進行的。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）因為在一定的進出口溫度條件下，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備的經濟運行。（2）但逆流式換熱器也有缺點，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，不利于設備的安全運行。（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，即在煙溫較高區域采用順流布置，在煙溫較低區域采用逆流布置。7.簡述物性參數導熱系數和粘度對表面傳熱系數的影響。（1）導熱系數大，則流體內部、流體與壁面間的導熱熱阻小，表面傳熱系數就大。（2）粘度大，流速就低，表面傳熱系數就小。8.蒸汽凝結換熱中有不凝結氣體存在時，對凝結換熱有什么影響？ 形成氣體熱阻，使表面傳熱系數大大減少。9. 角系數有哪些特性？（1）角系數的相對性（2）角系數的完整性（3）角系數的可加性10.應用準則關聯式求管內對流換熱系數時，定性溫度如何確定？確定性溫度有何用處？（6分）答：定性溫度是指計算流體物性時所采用的溫度。應用準則關聯式求管內對流換熱系數時，定性溫度原則上取進出口截面流體溫度的平均值。定性溫度用以計算流體的物性。在整理實驗數據時按定性溫度計算物性，則整個流場中的物性就可認為是相應與定性溫度下的值，即相當于把物性視為常數，于是物性場相似的條件即自動滿足。對同一批實驗數據，定性溫度不同使所得的準則方程也可能不同。11.用熱電偶測量爐膛出口的煙氣溫度，有哪些因素會引起誤差?對此可采取哪些措施?答：熱電偶測溫產生誤差的原因主要有兩個：（1）由于熱電偶本身向根部導熱引起的；（2）由于熱電偶與周圍冷表面輻射傳熱造成的。針對上述兩個原因，有效措施為：（1） 熱電偶的插入深度足夠長，第一種測溫誤差即可避免；（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，熱水在管內流動，空氣在管間作多次折流，橫向沖刷管束以冷卻管內熱水。擬改造采用管外加肋片并換鋼管為銅管來增加冷卻效果，試從傳熱角度來評價這個方案。答：傳熱效果增強，分析如下：（1）強化傳熱時，對熱阻比較大的一側流體換熱下功夫，往往能收到顯著的效果。即在傳熱溫差不變時，改變傳熱過程中熱阻大的那一環節的熱阻，可以大大增加傳熱過程的傳熱量。（2）一般來說，如果要采取加肋片的方式強化傳熱過程的話，在h較小的一側加肋片才能收到顯著的強化效果。（3）銅的導熱系數（純銅為399W/mK）比鋼的導熱系數(碳鋼約為36.7W/Mk)大13其它條件相同時，同一根管子橫向沖刷與縱向沖刷相比，哪個的表面傳熱系數大，為什麼?答：（1）因為縱向沖刷時相當于外掠平板的流動，熱邊界層較厚。 （2）橫向沖刷時表面傳熱系數大。橫向沖刷時熱邊界層薄且存在由于邊界層分離而產生的漩渦，增加了流體的擾動，因而換熱強。14.請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中的輻射換熱熱阻，使輻射過程的總熱阻增大系統黑度減少，使輻射換熱量減少。(3)遮熱板對于削弱輻射換熱具有顯著作用，如在兩個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的1/2，若采用黑度較小的遮熱板，則效果更為顯著。15.簡述非穩態導熱的基本特點。（1）隨著導熱過程的進行,導熱體內溫度不斷變化,好象溫度會從物體的一部分逐漸向另一部分轉播一樣,習慣上稱為導溫現象。這在穩態導熱中是不存在的。（2）非穩態導熱過程中導熱體自身參與吸熱（或放熱），即導熱體有儲熱現象，所以即使對通過平壁的非穩態導熱來說，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，而在一維穩態導熱中通過各層的熱流量是相等的。（3）非穩態導熱過程中的溫度梯度及兩側壁溫差遠大于穩態導熱16.請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中的輻射換熱熱阻，使輻射過程的總熱阻增大，系統黑度減少，使輻射換熱量減少。(3)遮熱板對于削弱輻射換熱具有顯著作用，如在兩個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，有哪兩種不同的凝結形式？產生不同凝結形式的原因是什么？當凝結液體能很好地潤濕壁面時，在壁面上將鋪展一層液膜，這種凝結方式稱為膜狀凝結。當凝結液體不能很好地潤濕壁面時，凝結液體在壁面上形成一個個液珠，且不斷發展長大，并沿壁面滾下，壁面將重復產生液珠、成長、滾落過程，這種凝結形式稱為珠狀凝結。18有人說：“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射率較其它單色光（黃、綠、藍等）的光譜發射率高”。你認為這種說法正確嗎？為什么？不正確。因為常溫下物體呈現的顏色是由于物體對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可見光中的黃、綠、藍等色光的吸收比較大，反射比較小，而對紅光的吸收比較小，反射比較大所致。根據基爾霍夫定律，可見紅光的光譜發射率較其他單色光的光譜發射率低而不是高19有人說，在電子器件的多種冷卻方式中，自然對流是一種最可靠（最安全）、最經濟、無污染（噪音也是一種污染）的冷卻方式。試對這一說法作出評價，并說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？電流通過電子器件時會產生焦耳熱，