1、傳熱學實際現象應用1熱傳導(1) 為什么冬天曬過的棉被蓋上去暖和，拍打后效果更好。要點：導熱系數小保溫材料答：棉被經過晾曬后，可使棉花空隙中進入更多的空氣，而空氣在狹小的棉絮空 間里熱量的傳遞方式主要是導熱，由于空氣的導熱系數小，具有良好的保溫性能, 拍打E讓更多的空氣進入，效果明顯。(2)在夏天，20C的室溫感到舒適，而冬天同樣20C的室溫感到冷。要點：熱傳導，輻射換熱，對流換熱答：冬夏最大的區別就是室外溫度不同。夏季室外溫度高，因此通過墻壁的傳熱 方向是室外傳到室內，而冬季室外氣溫比室內低，通過墻壁熱量傳遞的方向是室 內到室外。因此冬季墻壁外表溫度低于夏季。人體在室內主要是與周圍的空氣發

2、生對流換熱，和墻壁發生輻射換熱，人在冬季通過輻射換熱與墻壁的散熱比夏季 高得多，因此冬季感覺到冷。(3) 用套管式溫度計測量管道中流體的溫度，為減小測量誤差，假 設有銅和不銹鋼兩種材料，哪一種做套管較好？套管溫度計安裝在那 個位置好？要點：套筒式溫度計答：1.選擇不銹鋼。溫度計套管產生誤差的主要原因是由于沿肋高即套管長度 方向有熱量導出和套管外表與流體之間存在換熱熱阻。因而要減小溫度計套管 的誤差，要選擇導熱系數小的材料，增加導熱熱阻，應選擇不銹鋼。2.安裝在拐角處位置好，因為拐角處由于離心力的作用，在橫截面上產生了 二次環流，增加了擾動，從而強化了換熱，對應的換熱系數增加，從而使測溫誤差減小

3、。(4) 試解釋冰箱結霜后耗電量增加。要點：傳熱熱阻答：冰箱工作是先吸入處于低壓常溫下的制冷劑，并壓縮到高溫高壓的蒸汽；然 后制冷劑通過蛇形管冷凝器，向外界散熱，制冷劑從氣體變為液體；最后制冷劑 通過更細的蛇形管蒸發器，由于節流作用，從液體變為氣體，這個過程需要吸熱。 而這局部熱量來自于冰箱中的食物。當冰箱結霜后，蒸發器與冷藏室中增加了傳 熱熱阻，那么如呆希望冷藏室的溫度保持初始溫度，需要冰箱中的食物向制冷劑 傳遞更多的能量，這就要求制冷劑的溫度能夠降得更低，這就要求增加壓縮機的 功率，增力u 了耗電量。(5) 何為肋效率？在設計肋片時，是否肋片越長越好？要點：肋效率答：肋片效率指的是肋片的實

4、際散熱量與假設整個肋片溫度都與肋根溫度相同時 的理想散熱量之比。設計的肋片越長當然能通過增加外表積來強化傳熱，但是同 時增加了固體導熱熱阻，降低了肋效率。(6) 為什么玻璃測溫計測溫必須在測溫點放置一定的時間？如果設計體溫計，有哪些方法可以縮短測溫的放置時間？要點：非穩態導熱、熱容量越小、時間常數越小反映溫度變化越快答：1.對于玻璃測溫計的分析可以簡化為分析玻璃體中水銀的非穩態導熱問題， 由于玻璃體中水銀較少，所以可以用集中參數法。根據集中參數法的分析，時間 參數為：時間參數二p c v/h A,由此可知玻璃體中的物質熱容量越小玻璃體的外 表換熱條件越好，那么溫度變化越快。由于水銀的熱容量比校

5、大，那么在外表換 熱條件一定的條件下，溫度變化較慢，時間常數較大，所以玻璃溫度計測量體溫 必須在測溫點放置一段時間。2.根據時間參數的定義可知，要縮短測溫的放置時間必須從減小物質的熱容量 p c v和增大外表換熱條件h A以縮短測溫的放置時間。(7) 解釋什么叫做熱電偶的熱慣性？要點：時間常數答：熱電偶是一種感溫元件，是一種儀表。它直接測量溫度，并把溫度信號轉變 成熱電動勢信號，通過電氣儀表(二次儀表)轉換成被測介質的溫度。由于熱接點 的溫度變化，在時間上總是滯后于被測介質的溫度變化，熱電偶這種現象稱為熱 慣性。熱電偶的時間常數越小表示熱慣性越小，到達穩態的時間越短。(8) “熱得快為什么要及

6、時去除水垢？要點：熱阻 答：水垢的存在相當于在傳熱過程中串聯了一個熱阻，如果不及時去除水垢，要 到達相同的加熱效果把水燒開會使耗電量增如。(9)729的鐵和600C的木頭摸上去的感覺是一樣的，為什么？要求：導溫系數a答：人手感覺到的冷暖實質是熱量傳遞的快慢，鐵的導溫系數遠大于木頭的。(10)為什么住新房子感覺冷？要點：導熱系數大，散熱量多。答：由于水的導熱系數遠遠大于空氣，新房子的墻壁含水較多，所以住新房子感 覺冷。供學習參考2. 對流換熱(1) 兩地完全相同的水珠分別落在1209和400C的鐵板上，那一滴先氣化掉？為什么？要點：沸騰曲線、核態沸騰區溫壓小換熱強、膜態沸騰區答：落在120C的鐵

7、板上的先氣化，因為120C鐵板上的水珠在核態沸騰區換熱 強，4009鐵板上的水珠在穩定的膜態沸騰區，熱量必須要經過熱阻較大的氣膜, 換熱系數非常小，換熱強度小。(2) 在燒開水的某個階段，在鍋底形成的氣泡在上升過程中會逐漸 消失，試解釋其原因。要點：降溫冷卻熱脹冷縮答：氣泡在上升過程中，逐漸降溫、冷卻、熱脹冷縮，并有氣泡攜帶的水蒸氣在 低于沸點時凝結為水，氣泡就會越來越小，逐漸消失。3一臺鼠利昂冷凝器試驗臺再充鼠利昂前沒有抽成真空，試問對于冷凝器運行的傳熱性能有什么影響為什么？要點：不凝結氣體對于膜狀凝結換熱的影響答：羸利昂在冷凝器中進行膜態凝結換熱，在沖入就利昂前沒有抽成真空會使不 供學習參

8、考凝結氣體的成分增加。一方而降低了氣液界而蒸汽的分壓力，即降低了蒸汽的飽 和溫度，從而減小了凝結換熱的驅動力t W - t S ；另一方面蒸汽在抵達液膜外 表凝結前需要通過擴散的方式才能穿過不凝結氣體，從而增加了傳熱熱阻，使傳 熱性能降低。(4)安裝空調時在充灌制冷劑之前，往往要對系統抽成真空，簡述理由？要點：不凝結氣體對于膜狀凝結換熱的彩響答：制冷劑在空調內部要進行凝結換熱，凝結傳熱的效果會受到不凝結氣體的影 響，假設不將系統抽成真空，那么會降低凝結傳熱的效果，影響空調正常工作。5為了強化豎管外凝結傳熱，在豎管外可以隔一段距離布置一些 凝結液泄出罩，試簡述理由。要點：強化凝結換熱答：采用泄出

9、罩可以減薄凝結液膜，使已經凝結的液體盡快從凝結外表凝結外表排泄，從而減小凝結熱阻強化了傳熱。(6) 就控制熱流和控制壁溫兩種加熱方式，說明確定臨界熱流密度的意義和實例。要點：臨界熱流密度q max答：1.對于控制熱流密度的加熱方式，當熱流密度超過臨界熱流密度時，工況將 沿著虛線跳至穩定的膜態沸騰線，過熱度飛升，璧面溫度迅速上升，導致設備燒 毀?？刂萍訜岬臒崃髅芏仁蛊洳恢劣跓龤?。實例：電加熱器，冷卻水加熱的核 反響堆。供學習參考2對于控制壁溫的加熱方式，當熱流密度超過臨界熱流密度時，可能導致膜 態沸騰使相同壁溫下傳熱量大大減小?？刂票跍貙е聜鳠嵝什粫陆怠嵗?蒸發冷凝器。(7) 為什么電廠

10、凝汽器中水蒸氣與管璧之間的換熱可以不考慮輻射換熱，而鍋爐的爐膛內煙氣與水冷壁之間的換熱必須考慮輻射換熱？要點：相變凝結換熱凝結換熱、輻射傳熱與溫差有關答：水蒸氣與管壁之間的換熱可以不考慮輻射換熱，因為水蒸氣與管壁之間的對 流傳熱是伴隨有相變的凝結換熱，凝結換熱外表傳熱系數比較大，而水蒸氣與管 壁之間的溫差比較小，兩者間的輻射傳熱量少，所以水蒸氣與管壁之間的換熱可 以不考慮輻射換熱。爐膛內煙氣與水冷壁之間的換熱，由于火焰溫度高達1 oooc以上，輻射換熱 量很大，而爐膛煙氣流速小，對流換熱量相對較小，所以必須考慮輻射換熱。(8) 游泳者剛從游泳池上來，皮膚上有一層水，這事是陰天而且有 風，分析皮

11、膚上所有的傳熱過程；用傳熱學知識解釋為什么此時要比 皮膚完全干時冷的多？如果此時太陽出來了，發生在他身上的傳熱過 程又會怎樣？要點：分析各種傳熱方式，考慮周到。答：1游泳者出泳池后，皮膚發生的所有傳熱過程包括：1皮膚與水膜之間 伴隨有相變的對流傳熱2水膜內部的導熱3水膜外外表與空氣之間的對流 換熱4皮膚與環境的輻射換熱。2伴隨有相變的對流傳熱外表傳熱系數的數量級為104,皮膚與空氣的對流換熱 系數數量級為102,所以皮膚有水膜時對流換熱企烈，所以感到冷的多。3.太陽出來后，1皮膚與水膜間伴隨有相變的對流傳熱2水膜內部的導 熱3水膜外外表與空氣之間的對流傳熱4皮膚與太陽的輻射換熱。因為太 陽溫度

12、較高，所以輻射傳熱吸收的熱量抵消了相變換熱放出的熱量，所以感覺溫 暖。供學習參考(9) 鋁壺燒水時爐火很旺，水安然無恙，水燒干后水壺很快被燒壞:要點：對流換熱系數答：當壺內有水時，水與壺底發生對流換熱，水側沸騰對流換熱系數大，可以對 壺底進行很好的冷卻，壺底的溫度能夠很快被傳走，不至于溫度升得很高；當沒 有水時，和壺底發生對流傳熱的是氣體，氣體的外表傳熱系數很小，壺底的熱量 無法被很快得傳走，因此壺底溫度升高得很快，鋁壺被燒壞。(10) 為什么暖氣片一般都放置在窗戶的下面？要點：溫差大對流傳熱強度高答：1可以提高換熱效率，在室內，靠近窗戶處的空氣溫度較低，假設暖氣片的 溫度一定，當暖氣片放在窗

13、戶下面時，暖氣片于周圍空氣溫度的溫差最大，從而 使換熱量增加，傳熱效率提高。2可以使室內溫度分布均勻，靠近窗戶處的溫度較低，暖氣片放在窗戶下可以 使室內的溫度均勻。(11) 用空氣冷卻高溫設備的內通道壁，為了提高冷卻效果，在通道 內緊插一塊沿軸向放置的金屬平板，能否使同道內壁的冷卻加強壁溫 下降？要點：肋片散熱、輻射換熱、破壞了邊界層減小了傳熱熱阻。答：可以使設備內通道壁的冷卻加強。相當于增如了肋片強化了散熱。同時也增 加了輻射換熱；加上平板后，也增加了流體的擾動，秋壞了邊界層，減小了對流 傳熱熱阻，強化了對流傳熱。(12) 一臺冷油器，管內的油被管外的冷卻水冷卻，為了強化傳熱， 管內加裝一個

14、細的螺旋狀金屬絲。另有一臺暖風器，以熱水在管內流 供學習參考動來加熱管外的空氣，同樣在管內加裝一細的螺旋狀金屬絲，比較這兩種方案強化換熱的效果，為什么？要點：強化對流換熱系數以強化對流傳熱、加金屬絲破壞邊界層強化對流傳熱答：1對于冷油器。由于油的粘度較大對流換熱外表傳熱系數較小，占整個傳熱 過程中熱阻的主要局部，在會內加裝一細化螺旋金屬絲，可以破壞邊界層，減小 油側熱阻，從而強化傳熱效呆明顯。2對于暖風機，空氣的對流換熱系數比熱水要小，占整個傳熱過程中熱阻的主 要部份，但管內是水，管內加裝金屬絲，只能企化熱水側換熱，對于總熱阻那么 減小很少，企化效果不明顯。(13) 為了強化一臺冷油器的傳熱，

15、有人用提高冷卻水流速的方法但發現效果不明顯，試分析原因？要點：冷油器主要熱阻在內部的油 答：冷油器由于油的粘度大，對流傳熱外表傳熱系數較小，占整個傳熱過程熱阻 的主要局部，而冷卻水的對流傳熱熱阻較小，不占主導地位，因而采用提高水速 的方法，只能減小不占主導地位的水側熱阻，效果不明顯。應該試圖減小內部油 的熱阻，如加裝一根細化螺旋金屬絲破壞油的邊界層。14溫度同為20C的空氣和水，假設流動速度相同，當你把兩只手分別放倒水和空氣中，為什么感覺卻不一樣？要點：密度不同雷諾數不同-努塞爾數不同+導熱系數不同二h不同答：盡管空氣和水的流速和溫度相同，但是由于水的密度約為空氣的1000倍， 而動力黏度那么

16、相差不多，在相同的特征尺度下，雷諾數為R e=u*l/v,所以將 手放入水中的雷諾數要遠遠大于放入空氣中的雷諾數，因此放入水中的努塞爾數 大：另一方面，又由于水的導熱系數大于空氣的導熱系數，Nu二h I/入，所以將 手放入水中時的對流換熱系數遠遠大于放入空氣中的對流換熱系數，所以感覺不 同。15空調和制冷器用的冷卻器其管外裝的肋片往往制成百葉窗式的肋片，試問肋片做成這樣的意義？要點：百葉窗，破壞邊界層強化傳熱。答：空氣通過平直肋片時，隨著流程的增長，邊界層會增厚，傳熱熱阻增大，外 表傳熱系數會減小。將其做成百葉窗式，可以使流體流經肋片的邊界層破壞，使 邊界層減薄。同時，流體脫離百葉窗式肋片后產

17、生別離狀擾動，這些均能強化傳 熱。供學習參考(16)地面上按自然對流設計的換熱裝置，在太空中還能正常工作嗎？為什么？要點：自然對流換熱答：不能。因為自然對流換熱是由于流體各局部溫度不均勻而形成密度差，從而 在重力場作用下產生浮升力所引起的對流換熱現象。因此到了太空中完全處于失 重狀態，因而該裝置在太空中無法正常工作。(門)改變暖氣中的水的流速是否可以顯著地增強換熱？要點：暖氣水側、氣側內外熱阻的比較答：不能。因為暖氣里的水是強制對流換熱，而外部是空氣的自然對流散熱，由 于空氣側對流換熱外表傳熱系數遠小于水側，因此改變水的流速以進一步減小水 的熱阻對于傳熱量奉獻不大。供學習參考(18)摩托車手的

18、膝蓋為什么需要特別的保溫?要點：熱邊界層很薄，換熱強。答：因為膝蓋處的熱邊界層很薄，換熱能力較強，該處與空氣的熱交換量較大, 因此要特別保溫。(19)為什么只可以燒開水？要點：對流傳熱的熱阻答：水側的熱阻遠遠小于加熱側的熱阻，紙的溫度更接近與水的溫度，所以不會 到達紙的著火點.3. 輻射換熱(1)簡述玻璃溫室保溫的原理？要點：選擇透過性。答：保溫室里的溫度明顯高于外界溫度，玻璃對太陽輻射具有強烈的選擇性吸收, 它對可見光為主的太陽光逢射率大，但對室內物體紅外范圍內的長波輻射熱 輻射透射率低，所以產生溫室效應。(2)金屬工件在爐內加熱時外表顏色隨溫度升高而變化做出解釋？要點：熱輻射光譜具有選擇性

19、。答：金屬工件在爐內加熱時，其熱輻射光譜具有選擇性，不同溫度時選擇輻射的 光譜不同，所以呈現不同的顏色。金屬在不同溫度下呈現的各種顏色說明隨著溫 度升高熱輻射中可見光中短波的比例不斷增加。(3) 指出熱射線主要由哪兩種射線組成？為什么鋼錠在爐中加熱時 隨著溫度升高顏色會依次出現黑紅橙白的變化？ 要點：實際物體的光譜輻射力隨著波長做不規那么變化。答：熱射線主要由紅外線波長0. 76-20微米和可見光波長0. 38-0. 76微米 組成。 隨著溫度升高，鋼錠輻射能量中重要局部的能量向波長較小的方向移 動，所以鋼錠的顏色會依次出現黑紅橙白的變化。(4) 何為灰體？這種物體外表現實中不存在，為什么可以

20、用于實際外表間的輻射換熱計算？要點：灰體答：灰體是物體的光譜吸收比為常數物體。光譜輻射特性不隨著波長而變化的假 想物體?；殷w是對實際物體的吸收比進行抽象簡化后的理想模型，只要在所研 究的輻射能覆蓋的波長范圍內光譜吸收比為常數即可，不必要求對所有波長都嚴 格成立。工業上遇到的熱輻射，其主要波長區段位于紅外線范圍內，把大多數工 供學習參考程材料當作灰體處理引超的誤差是允許的，給輻射傳熱的計算帶來了很大的方 便。(5) 常溫下樹葉為什么呈現綠色？常溫下呈綠色的樹葉其對綠光的 光譜發射率較對其他顏色的可見光紅，黃的光譜發射率是大是??？ 要點:反射、發射率二吸收比、基爾霍夫定律：反射率+吸收比曰答：樹葉

21、呈現綠色是由于物體對可見光中的綠色反射較多的緣故，而幾乎全部吸 收了其他可見光。也就是說該物體在常溫下綠色光比其他單色光的吸收比低，根 據基爾霍夫定律，在熱平衡條件下任意物體對黑體投入輻射的吸收比等于同溫度 下該物體的發射率，因此實際上該物體在常溫下綠色光的光譜發射率較其他單色 光的光譜發射率低。(6) 深秋以及初冬季節的清晨常常會看到層面結霜，分析：1為什么霜出現的早晨一定是晴天？或者說為什么陰天不容易結霜而晴天容易結霜？要點：輻射換熱、云層反射。答：屋面結霜的一個重要原因是，在晴天無云的條件下屋而能與太空進行輻射換 熱，由于太空溫度校低，使得屋面上的水汽失去了大量的熱，溫度降低，低 于冰點

22、形成霜。所以有霜出現必然是晴天。當陰天地而發出去的熱量有一局部 會被空中的云層給反射回來，這在一定程度上降低了地面熱量的減少，使地面溫 度不會太低。因此冬天陰天不易結霜而晴天容易結霜。2室外溫度是否一定要低于0C?要點：輻射傳熱，電磁波答：不是一定要低于oc,因為結霜的主要原因是由于屋面與太空之間的輻射傳 熱，輻射傳熱是通過電饌波來傳遞能量，并不是借助于物質傳遞能量。3結霜屋面與不結霜屋面誰的保溫效果好？答：結霜屋面的保溫效果好。因為如果保溫效果不好，那么屋而溫度受到室內溫 度的影響較大，這樣很難到達較低溫度形成結霜的條件。(刀 在深秋晴朗無風的夜晚，草地也會結霜，可氣象臺說清晨的最低溫度為2

23、C,解釋此現象。假設草地與地面絕熱要點：草地與空氣對流換熱、草地與太空輻射答：因為草地與地而近似于絕熱，所以草地接受空氣的對流換熱量等于他對太空 的輻射。h (T空-T草=5.67*10-8(T草四次方-T天四次方所以T天T草T 空。晴天草地直接向天空熱輻射，輻射換熱量增如，T草與T空的差值增加， 結霜。2并且無風導致對流傳熱系數h減小，T草與T空的差值增大，所以結霜。(8)何為漫-灰外表？將實際外表視為漫-灰外表有何實際意義？要點：漫-灰外表答：漫射外表是指服從蘭貝特定律的定向輻射強度與方向無關的外表灰體外表是指光譜吸收比是常數與波長無關的物體外表漫-灰外表是一種理想的外表，可以直接應用基爾

24、霍夫定律(發射率等于吸收 比)；蘭貝特定律輻射力等于定向輻射力的TT倍；這種簡化處理給輻射換熱 的分析與計算帶來了很大的方便。(9) 太陽能集熱器采用選擇性外表涂層對太陽輻射的吸收比為0.9本身的發射率為0.3這一現象是否違背了基爾霍夫定律？為什么？要點：基爾霍夫定律的適用條件答：基爾霍夫定律是指熱平衡時，任意物體對黑體投入輻射的吸收比等于同溫度 下該物體的發射率。對于漫灰體，不管投入輻射是否來自黑體，也不管是否處于 熱平衡條件，其吸收比恒等于同溫度下的發射率。太陽能集熱器的吸收板外表具 有對太陽輻射的高吸收比，而又希望減少涂層本身的發射率以減少散熱損失。太 陽能集熱器的吸收板外表覆蓋的選擇性涂層，他所吸收的陽光來源與太陽，他對 供學習參考陽光的吸收比是針對于太陽而言的，而他本身的發射率是針對其自身的溫度。太 陽的溫度與太陽能集熱器的吸收板外表的溫度不同，溫度不同使陽光與太陽能集 熱器吸收版外表自身輻射的光譜分布也不同，所以選擇性涂層能使外表吸收陽光 的能力與自身輻射的能力不一樣，與基爾霍夫定律不矛盾。(10) 為什么在研究物體外表對太陽能的吸收時不能把物體當作灰體？為什