1、傳熱學(xué)復(fù)習(xí)題.試分別用數(shù)學(xué)語(yǔ)言將傳熱學(xué)術(shù)語(yǔ)說明導(dǎo)熱問題三種類型的邊界條件。答：第一類邊界條件：7A0時(shí)，tw=flcI/ft、一、第二類邊界條件：寸一（及“2.Ft第三類邊界條件：區(qū)）w=（w-f）.肋片高度增加引起兩種效果：肋效率下降及散熱表面積增加。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)肋片高度達(dá)到一定值時(shí)，通過該處截面的熱流密度為零。通過肋片的熱流已達(dá)到最大值，不會(huì)因?yàn)楦叨鹊脑黾佣l(fā)生變化。.什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀態(tài)或充分發(fā)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)

2、熱過程進(jìn)行到一定程度，初始溫度分布的影響就會(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（x/）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)狀況階段或充分發(fā)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)行計(jì)算。.試說明Bi數(shù)的物理意義。BiTo及Bit田各代表什么樣的換熱條件？有人認(rèn)為，BiT笛代表了絕熱工況，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。BJo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)行分析求解；BiT8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

3、。認(rèn)為BiTo代表絕熱工況是不正確的，該工況是指邊界熱阻相對(duì)于內(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2A/x2仃，因此僅適用于邊界層內(nèi)，不適用整個(gè)流體。.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精確解，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

4、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，避免在研究遺漏某種物理因素。.什么叫做兩個(gè)現(xiàn)象相似，它們有什么共性？答：指那些用相同形式并具有相同內(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)的物理量對(duì)于成比例，則稱為兩個(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)則）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。換熱表面的幾何形狀、位置、以及表面的粗糙度等。（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

5、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)。.簡(jiǎn)述Nu數(shù),pr數(shù)，Gr數(shù)的物理意義.Nu數(shù)與Bi數(shù)有什么區(qū)別？無.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.從換熱表面的結(jié)構(gòu)而言，強(qiáng)化凝結(jié)

6、換熱的基本思想是什么？強(qiáng)化沸騰換熱的基本思想是什么？答：從換熱表面的結(jié)構(gòu)而言，強(qiáng)化凝結(jié)換熱的基本思想是盡量減薄粘滯在換熱表面上液膜的厚度，強(qiáng)化沸騰換熱的基本思想是盡量增加換熱表面的汽化核心數(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：表面1發(fā)出的輻射能落到表面2上的份額稱為表面對(duì)表面2的角系數(shù)。“角系數(shù)是一個(gè)純幾何因子”的結(jié)論是在物體表面性質(zhì)及表面濕度均勻、物體輻射服從蘭貝特定律的前

7、提下得出的。14、試述氣體輻射的基本特點(diǎn)。無15、什么是輻射表面熱阻？什么是輻射空間熱阻？答：出輻射表面特性引起的熱阻稱為輻射表面熱阻，由輻射表面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)置肋片都使表面換熱熱阻降低而導(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)

8、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試用簡(jiǎn)練的語(yǔ)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)流則是流體各部分之間發(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)

9、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.請(qǐng)解釋非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱分析中的集總參數(shù)法，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)熱熱阻小于其表面的換熱熱阻是，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)Bi0.1時(shí)，采用集總參數(shù)法求解溫度響應(yīng)誤差不大.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.輻射網(wǎng)絡(luò)中的絕熱表

10、面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)的玻璃表面溫度與室外的玻璃表面溫度各為20C及-20C,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60cmM60cm。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:t1 t2q1 I1二2 二32%兒2人3 = 116.53W/ mq2t1 -t2=5200w/ mq2所以q1.Q=Aq=41.95W520044.62116.53100W/m。2、一直

11、徑為30mm,壁溫為100c的管子向溫度為20c的環(huán)境放熱，熱損失率為為把熱損失減少到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0.5W/(m.K), TOC o 1-5 h z 可利用度為3.14M10-3m3/m；材料B的導(dǎo)熱系數(shù)為0.1W/(m.K),可利用度為4.0父10-%3/m。試分析如何敷設(shè)這兩種材料才能達(dá)到上述要求。假設(shè)敷設(shè)這兩種材料后，外表面與環(huán)境間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與原來一樣。(2-19)解：根據(jù)題意有：e=2Wh(L12)=0.03n父1父h(10020)=100,解得h=13.2696按題意有：將導(dǎo)熱系數(shù)大的放在內(nèi)側(cè)，,223_,223_二(r1-0.015)

12、-3.1410r1=0.035m二(七一r1)二4102=0.049m,m解方程組得:.二27-ln/0ln口/。1hr2=76.12r：100-20In0.035/0.015In0.049/0.0350.50.113.26 0.049二(r12-0.0152)=410，r1=0.03871m二(r22-r12)=3.1410r2=0.0492二lL-2-lnI0ln2Jhr22二 100-20In 0.03871/0.015 In 0.049/0.03871=43.720.10.5+13.26 0.0493、一塊厚20mm的鋼板，加熱到5000c后置于2OoC的空氣中冷卻。設(shè)冷卻過程中鋼板兩

13、側(cè)面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為35W/(m2K)，鋼板的導(dǎo)熱系數(shù)為45W/(m2K),若擴(kuò)散率為100C時(shí)所需的時(shí)間。(3-13)1.375父10-5m2/s。試確定使鋼板冷卻到空氣相差hABi=-=0.00782.,.J3b2_c2_d2=ML二T=b2=0,c2=-1,d2=1/2,a2=3/2各系數(shù)乘以2得：-.2.30?-.20103,3二2二-L,(g-t)g工：,tL/、=Gr2.1p-2Ia3Mb3-b3b3pb3Mc3l-c3p-c31d3p2d3_12a3b3_c3d3_1424b3-c34d3Mb3c3=b3=-1,c3=1,d3=0,a3=0兀3=cL九4TXgaAt)0=c/

14、，u=Pr即原則性準(zhǔn)則方程：Nu=f(Gr,Pr)6、已知：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30C,平板壁溫為70C,風(fēng)洞的壓力可取1.013父105Pa。求：為了時(shí)外掠平板的流動(dòng)達(dá)到5M105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:tm=4=502C,查附錄8得:=0.0283W/mK,、.=17.95106m2/s,Pr=0.698Rex40 x17.95 10-6_5=5 10517.95 10400.224m0.5Nu =0.664Re0.5 Pr1/3

15、=0.664 5 1050.6 9g3 =4 1 65h =416.5 0,0283/0.224 = 52.62W/m2 K ,中=2hA. ：t = 52.62 0.2 0.224 70 -30 =94.3W3在t =70c時(shí)，氣化潛熱 r = 2334.1 10 J /(kg),，二凝結(jié)水量94.3 360032334.1 10-0.1454kg/ho7、已知：一管道內(nèi)徑為 500mm,輸送150c的水蒸氣，空氣以5m/s的流速橫向吹過該管,環(huán)境溫度為-10C。求：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度上的對(duì)流散熱量。（6-35）解：d=0.5ms=0.5 X 3.14=1.57 m70 C空氣的物性= 20.02 1

16、0)=2.96 10：Pr = 0.694Rexul5 0.520.02 10 上=124875100.805Nu=0.0266RePr3=298.3hm 2298.3 2.96 100.5= 17.6598w. (m2k)中-hs（tw-10）=17.65981.57150-（-10）=44361W48、已知：一輸送冷空氣的方形截面的管道，水平地穿過一室溫為28c的房間，管道外表面平均溫度為12C,截面尺寸為0.3mM0.3m。注意：冷面朝上相當(dāng)于熱面朝下，而冷面朝下則相當(dāng)于熱面朝上。水平板熱面向上時(shí)有：Nu=0.54（GrPr）1M（104GrPr107）&Mi=05（GPr）s（107G

17、rPr1011）水平板熱面向下時(shí)有:Mi=0.27（&Pr）1/4（105GrPr10m10.9-10、已知：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)。如下圖所示:X5,1=Xs,2=X5,3=Xs,4設(shè)圓管表面為5,則由對(duì)稱性知：1=0.254A5二d,X15=X51=0.25=3.14160.1=0.31421,5A5,10.25（2）再計(jì)算兩鄰邊的角系數(shù)。如圖示:X3,4ADAB-DFBEEF2ADBE=DF=，（0.125/2-0.052=0.1696m= 1.284二:arccos匹BO0.05:arccosi=0.125

18、.2日=n-2a-21.284=0.5735（弧度），EF=r=0.05X0.5735=0.02867,X_0.252-20.1695-0.02867_026473,4.20.25一.(3)計(jì)算每一對(duì)邊角系數(shù)。如圖示:X31=1-X34-X32-X35=1一20.2647-0.3142=0.1564o11.9-17、已知：如圖。求:X1,5Xi2,4=Xi,4=X24=0.0933解：首先利用上題的結(jié)果:X1,345=X1,3X1,4X1,5X12,345=0.26X12,345=X1,345=X2,345=0.26，二X1,3+X1,5=0.26-0.093=0.167再研究表面1與2、3、4間的關(guān)系，利用上題結(jié)果有:X13X1,3A.A343,3AX34