傳熱學復習資料匯總培訓講學

1、傳熱學復習資料匯總一、名詞匯總1熱流量：單位時間內所傳遞的熱量2熱流密度：單位傳熱面上的熱流量 3導熱：當物體內有溫度差或兩個不同溫度的物體接觸時，在物體各部分之間 不發(fā)生相對位移的情況下， 物質微粒 （ 分子、原子或自由電子 ）的熱運動傳遞了熱 量，這種現(xiàn)象被稱為熱傳導，簡稱導熱。4對流傳熱：流體流過固體壁時的熱傳遞過程，就是熱對流和導熱聯(lián)合用的熱 量傳遞過程，稱為表面對流傳熱，簡稱對流傳熱。5輻射傳熱：物體不斷向周圍空間發(fā)出熱輻射能，并被周圍物體吸收。同時， 物體也不斷接收周圍物體輻射給它的熱能。 這樣，物體發(fā)出和接收過程的綜合結 果產(chǎn)生了物體間通過熱輻射而進行的熱量傳遞， 稱為表面輻射傳

2、熱， 簡稱輻射傳 熱。6總傳熱過程：熱量從溫度較高的流體經(jīng)過固體壁傳遞給另一側溫度較低流體 的過程，稱為總傳熱過程，簡稱傳熱過程。7. 對流傳熱系數(shù)：單位時間內單位傳熱面當流體溫度與壁面溫度差為1K是的對 流傳熱量，單位為 W（m2 K）。對流傳熱系數(shù)表示對流傳熱能力的大小。8. 輻射傳熱系數(shù)：單位時間內單位傳熱面當流體溫度與壁面溫度差為1K是的輻 射傳熱量，單位為 W（m2 K）。輻射傳熱系數(shù)表示輻射傳熱能力的大小。9. 復合傳熱系數(shù)：單位時間內單位傳熱面當流體溫度與壁面溫度差為1K是的復 合傳熱量，單位為 W（m2 K）。復合傳熱系數(shù)表示復合傳熱能力的大小。10. 總傳熱系數(shù)：總傳熱過程中

3、熱量傳遞能力的大小。數(shù)值上表示傳熱溫差為1K時，單位傳熱面積在單位時間內的傳熱量。11. 溫度場：某一瞬間物體內各點溫度分布的總稱。一般來說，它是空間坐標和 時間坐標的函數(shù)。12. 等溫面 （ 線） ：由物體內溫度相同的點所連成的面（或線） 。13. 溫度梯度：在等溫面法線方向上最大溫度變化率。14. 熱導率：物性參數(shù)，熱流密度矢量與溫度降度的比值，數(shù)值上等于 1 Km 的溫度梯度作用下產(chǎn)生的熱流密度。 熱導率是材料固有的熱物理性質， 表示物質 導熱能力的大小。15. 導溫系數(shù)：材料傳播溫度變化能力大小的指標。16. 穩(wěn)態(tài)導熱：物體中各點溫度不隨時間而改變的導熱過程。17. 非穩(wěn)態(tài)導熱：物體中

4、各點溫度隨時間而改變的導熱過程。18. 傅里葉定律： 在各向同性均質的導熱物體中， 通過某導熱面積的熱流密度正 比于該導熱面法向溫度變化率。19. 保溫（隔熱）材料：入W 0.12 W/（m K）（平均溫度不高于350C時）的材料。20. 肋效率：肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。21. 接觸熱阻：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接觸的表面之間存在間隙， 給導熱過程帶來額外熱阻。22. 定解條件 （ 單值性條件 ） ：使微分方程獲得適合某一特定問題解的附加條件， 包括初始條件和邊界條件。位傳熱面積在單位時間內的傳熱量。速度邊界層：在流場中壁面附近流速發(fā)生急劇變化的薄層。23. 溫度邊界層

5、：在流體溫度場中壁面附近溫度發(fā)生急劇變化的薄層。24. 定性溫度：確定換熱過程中流體物性的溫度。25. 特征尺度：對于對流傳熱起決定作用的幾何尺寸。26. 相似準則 （如 Nu,Re,Pr,Gr,Ra：） 由幾個變量組成的無量綱的組合量。27 . 強迫對流傳熱：由于機械 （泵或風機等 ）的作用或其它壓差而引起的相對運動。28 . 自然對流傳熱：流體各部分之間由于密度差而引起的相對運動。29 大空間自然對流傳熱： 傳熱面上邊界層的形成和發(fā)展不受周圍物體的干擾時的自然對流 傳熱。30. 熱輻射熱運動狀態(tài)改變，而將部分內能轉換成電磁波的能量發(fā)射出去的過 程。31. 吸收比：投射到物體表面的熱輻射中被

6、物體所吸收的比例。32. 反射比：投射到物體表面的熱輻射中被物體表面所反射的比例。33. 穿透比：投射到物體表面的熱輻射中穿透物體的比例。34. 黑體：吸收比a = 1的物體。35 .白體：反射比p =1的物體（漫射表面）36. 透明體：透射比t = 1的物體37. 灰體：光譜吸收比與波長無關的理想物體。38. 黑度：實際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值， 即物體發(fā)射能力接 近黑體的程度。39. 輻射力：單位時間內物體的單位輻射面積向外界 （半球空間）發(fā)射的全部波長 的輻射能。40. 漫反射表面： 如果不論外界輻射是以一束射線沿某一方向投入還是從整個半球空間均勻投入， 物體表面在半球空間

7、范圍內各方向上都有均勻的 反射輻射度 Lr ，則該表面稱為漫反射表面。41. 角系數(shù)： 從表面 1 發(fā)出的輻射能直接落到表面 2 上的百分數(shù)。42. 有效輻射：單位時間內從單位面積離開的總輻射能，即發(fā)射輻射和反射輻射之和。43. 投入輻射：單位時間內投射到單位面積上的總輻射能。44. 定向輻射度：單位時間內，單位可見輻射面積在某一方向p 的單位立體角內所發(fā)出的 總輻射能 （發(fā)射輻射和反射輻射 ），稱為在該方向的定向輻射度。45. 漫射表面：如該表面既是漫發(fā)射表面，又是漫反射表面，則該表面稱為漫射表面。46. 定向輻射力：單位輻射面積在單位時間內向某一方向單位立體角內發(fā)射的輻射能。47. 表面輻

8、射熱阻：由表面的輻射特性所引起的熱阻。48. 遮熱板：在兩個輻射傳熱表面之間插入一塊或多塊薄板以削弱輻射傳熱。49. 重輻射面?zhèn)鳠徇^程 : 熱量從高溫流體通過壁面?zhèn)飨虻蜏亓黧w的總過程.50. 復合傳熱 :對流傳熱與輻射傳熱同時存在的傳熱過程 .51. 污垢系數(shù) :單位面積的污垢熱阻 .52. 肋化系數(shù) : 肋側表面面積與光壁側表面積之比 .53. 順流 :兩種流體平行流動且方向相同54. 逆流 : 兩種流體平行流動且方向相反55. 效能 :換熱器實際傳熱的熱流量與最大可能傳熱的熱流量之比.56. 傳熱單元數(shù)：傳熱溫差為1K時的熱流量與熱容量小的流體溫度變化 1K所吸收或放出的熱流量之比 .它反

9、映了換熱器的初投資和運行費用 ,是一個換熱器的綜合經(jīng)濟技術指標 .57. 臨界熱絕緣直徑 ：對應于最小總熱阻 （或最大傳熱量 ）的保溫層外徑 .58. 輻射傳熱系統(tǒng)中表面溫度未定而凈輻射傳熱量為零的表面。簡答題分析題1寫出導熱問題三類邊界條件的定義及其數(shù)學描述。(直角坐標系下一維非穩(wěn)態(tài)無內熱源導熱問題的導熱微分方程式t2ta-x )(1) 規(guī)定了邊界上的溫度值， 稱為第一類邊界條件。其數(shù)學描述為：0時,-f2n w，式中，n為表面A的外法線方向。對于穩(wěn)態(tài)導熱問題,qw =常量。對于穩(wěn)態(tài)導熱問題，1Lw =常量。(2)規(guī)定了邊界上的熱流密度值，成為第二類邊界條件。其數(shù)學描述為：0時,(3)規(guī)定了

10、邊界上物體與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體的溫度tf，成為第三類邊界條件。其數(shù)學描述為:h tw tf。在非穩(wěn)態(tài)導熱時，式中h及tf均可為時間的函數(shù)2試比較強迫對流橫掠管束傳熱中管束叉排與順排的優(yōu)缺點。(提示：強迫對流橫掠管束換熱中，管束叉排與順排的優(yōu)缺點主要可以從換熱強度和流 動阻力兩方面加以闡述：(1)管束叉排使流體在彎曲的通道中流動，流體擾動劇烈，對流換 熱系數(shù)較大，同時流動阻力也較大；(2)順排管束中流體在較為平直的通道中流動，擾動較弱，對流換熱系數(shù)小于叉排管束，其流阻也較??；順排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。3、簡述輻射換熱封閉空腔網(wǎng)絡法 。 答：求解輻射換熱問題時與電學

11、中的歐姆定律相比擬，得出一個封閉空腔網(wǎng)絡法。由任意放置的兩黑體表面間的輻射換熱計算公式:式中(Ebi-已2)相當于電位差，- _1相當于電阻，叫空間熱阻;又由灰表面間的某表面凈輻射換熱公式:具體步驟為：首先所有表面必須形成封閉系統(tǒng)，再繪制熱阻網(wǎng)絡圖，其具體方法為：每一個物體表面為 1個節(jié)點（該物體表面應具有相同的溫度和表面輻射吸收特性），其熱勢為有效輻射Ji;每兩個表面間連接一個相應的空間熱阻；每個表面與接地間連接一個表面熱阻和“電池”（黑體輻射力Eb）；若某角系數(shù)為0,即空間熱阻th,則相應兩個表面間可以斷開，不連接空間熱阻； 若某表面絕熱，則其為浮動熱勢，不與接地相連4試用所學的傳熱學知識

12、說明用溫度計套管測量流體溫度時如何提高測溫精度。（提示：溫度計套管可以看作是一根吸熱的管狀肋（等截面直肋），利用等截面直肋計算肋t f to端溫度th的結果，可得采用溫度計套管后造成的測量誤差t為厶t=tf-th=ch（mH），其中mH，欲使測量誤差厶t下降，可以采用以下幾種措施:（1）降低壁面與流體的溫差（tf-to），也就是想辦法使肋基溫度 to接近tf,可以通過對流體 通道的外表面采取保溫措施來實現(xiàn)。（2）增大（mH）值，使分母ch（mH）增大。具體可以用以下手段實現(xiàn)：增加 H,延長溫度計套管的長度；減小入，采用導熱系數(shù)小的材料做溫度計套管，如采用不銹鋼管，不要用銅管。因為不銹鋼的導熱系

13、數(shù)比銅和碳鋼小。降低3,減小溫度計套管的壁厚，采用薄壁管。提高h增強溫度計套管與流體之間的熱交換。）5 簡述集總參數(shù)法的物理意義及應用條件。忽略物體內部導熱熱阻的簡化分析方法稱為集總參數(shù)法。如果物體的導熱系數(shù)相當大，或者幾何尺寸很小，或表面換熱系數(shù)極低，則其導熱問題都可能屬于這一類型的非穩(wěn)態(tài)導熱問題。h V/ABiV 0.1M一般以式作為容許采用集總參數(shù)法的判斷條件，其中M是與物體幾何形狀有關的無量綱數(shù)。6 什么是相似原理？判斷物理現(xiàn)象相似的條件是什么？相似原理在工程中有什么作用？ 對于兩個同類的物理現(xiàn)象， 如果在相應的時刻與相應的地點上與現(xiàn)象有關的物理量 對應 成比例，則稱此兩現(xiàn)象彼此相似。

14、判斷兩個同類物理現(xiàn)象相似的條件是： （1）同名的已定特征數(shù)相等；（2）單值性條件相似。 所謂單值性條件，是指使被研究的問題能被唯一地確定下來的條件，它包括：（1）初始條件;（2）邊界條件；（3）幾何條件；（4）物理條件。相似原理可用來指導試驗的安排及試驗數(shù)據(jù)的整理，也可用來知道?；囼?. Nu , Re, Pr, Gr準則數(shù)的物理意義是什么?Nuhi，是壁面上流體的無量綱溫度梯度。Reut，是慣性力與粘性力之比的一種度量。PrCpa，是動量擴散厚度與熱量擴散厚度之比的一種度量。Grgl3 t2，是浮升力與粘性力之比的一種度量。8簡述角系數(shù)的定義及性質。把從表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的百

15、分數(shù)，成為表面1對表面2的角系數(shù)，記為Xl,2。角系數(shù)的性質(1)相對性 A1X1,2 A2X2,1（2）完整性對N個表面組成的封閉腔有,X1,j j 1XXX（3）可加性設表面2有2a和2b兩部分組成，則有 1,21,2a1,2B9.強化傳熱的原則是什么?強化傳熱時，對熱阻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(huán)節(jié)的熱阻，可以大大增加傳熱過程的傳熱量。如果要采用加肋片的方式強化傳熱過程的話，只有在hi,ho相差較大，而Ai, Ao相差不大時,在h較小的一側加肋才能收到顯著的強化效果。當 Ahi Aoho但數(shù)值都很小時，兩側都要強 化措施

16、，如雙側強化管。10.氣體輻射有什么特點？（1 ）不同氣體，輻射和吸收的本領不同。（2）氣體輻射對波長具有選擇性。（3）氣體的輻射和吸收是在整個容器中進行的，與氣體在容器中的分子數(shù)目及容器的形狀 和容積有關11.對流換熱是如何分類的？影響對流換熱的主要物理因素有哪些？ 對流換熱的分類如下所示：影響對流換熱的因素主要有以下五個方面：（1）流體流動的起因；（2）流體有無相變；（3）流體的流動狀態(tài)；（4 ）換熱表面的幾何因素；（5）流體的物理性質12. 速度邊界層和溫度邊界層的物理意義和數(shù)學定義是什么？在固體表面附近流體速度發(fā)生劇烈變化的薄層稱為流動邊界層，又稱速度邊界層。通常規(guī)定達到主流速度的99

17、%處的距離為速度邊界層的厚度，記為。固體表面附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的薄層稱為溫度邊界層或熱邊界層，其厚度記為 一般以過余溫度為來流過余溫度的99%處定義為t的外邊界。13.簡述對流換熱和傳熱過程的區(qū)別、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)（對流換熱系數(shù)）和傳熱系數(shù)的區(qū)別。對流換熱是指流體流過一個物體表面時的熱量傳遞過程。傳熱過程是指熱量由壁面一側的流體通過壁面?zhèn)鞯搅硪粋鹊牧黧w中去的過程。傳熱過程包含（2）從壁面高溫側到壁面低溫側的熱著三個環(huán)節(jié)：（1）從熱流體到壁面高溫側的熱量傳遞;量傳遞，亦即穿過固體壁的導熱；（3 ）從壁面低溫側到冷流體的熱量傳遞。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是對流換熱計算時的比例系數(shù),A t，它不僅取決于流體的

18、物性以及換熱表面的形狀、大小與布置，而且還與流速有密切的關系。傳熱系數(shù)為傳熱過程計算時的比例系數(shù), 兩種流體的種類，還與過程本身有關。h2，其大小不僅取決于傳熱過程的以過余溫度為來流過余溫度的99 %處定義為t的外邊界。14什么是流動邊界層，什么是熱邊界層？為什么它們的厚度之比與普朗特數(shù)Pr有關？流動邊界層是由于流體粘度造成的速度變化的區(qū)域，熱邊界層是由于流體的熱擴散率造成溫度變化的區(qū)域，它們的厚度之比應與形成流體邊界層和邊界層的流體黏度V和熱擴散率a之比有關，即與普朗特數(shù) pr有關，且已被理論證明。16試比較準則數(shù)Nu和Bi的異同。hlhlN u B i 從形式上看，Nu數(shù)()與Bi數(shù)()完全相同，但二者物理意義卻不同。(1) Nu數(shù)中的為流體的入導熱系數(shù)，而一般 h未知，因而Nu數(shù)一般是待定準則。Nu數(shù)的物理意義表示壁面附近流體的無量綱溫度梯度，他表示流體對流 換熱的強弱。(2) Bi數(shù)中的入為導熱物體的導熱系數(shù)，且一般情況下h已知，Bi數(shù)一般是丄丄已定準則。Bi數(shù)的物理意義是導熱物體內部導熱熱阻(一)與外部對流熱阻(金)的 相對大小。17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(tǒng)中的輻射換熱熱阻，使輻射過程的總熱阻增大，系統(tǒng)黑度減少，使輻射換熱量減少。(3) 遮熱