傳熱學考前復習要點與試題

1、傳熱學資料第一章 概 論一、 名詞解釋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，稱為表面輻射傳熱，簡稱輻射傳

2、熱。6總傳熱過程：熱量從溫度較高的流體經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：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)。對流傳熱系數表示對流傳熱能力的大小。8輻射傳熱系數：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)。輻射傳熱系數表示輻射傳熱能力的大小。9復合傳熱系數：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)。復合傳熱系數表示復合傳熱能力的大小。10總傳熱系數：總傳熱過程中熱量傳遞能力的大

3、小。數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。二、 填空題1 熱量傳遞的三種基本方式為 、 、 。（熱傳導、熱對流、熱輻射）2 熱流量是指 ，單位是 。熱流密度是指 ，單位是 。（單位時間內所傳遞的熱量，W，單位傳熱面上的熱流量，W/m2）3 總傳熱過程是指 ，它的強烈程度用 來衡量。(熱量從溫度較高的流體經過固體壁傳遞給另一側溫度較低流體的過程，總傳熱系數)4 總傳熱系數是指 ，單位是 。（傳熱溫差為1K時，單位傳熱面積在單位時間內的傳熱量，W(m2·K)）5 導熱系數的單位是 ；對流傳熱系數的單位是 ；傳熱系數的單位是 。 （W(m·K)，W(m2&

4、#183;K)，W(m2·K)）6 復合傳熱是指 ，復合傳熱系數等于 之和，單位是 。 （對流傳熱與輻射傳熱之和，對流傳熱系數與輻射傳熱系數之和，W(m2·K)）7 單位面積熱阻rt的單位是 ；總面積熱阻Rt的單位是 。 （m2·K/W，K/W）8 單位面積導熱熱阻的表達式為 。（/）9 單位面積對流傳熱熱阻的表達式為 。 （1/h）10 總傳熱系數K與單位面積傳熱熱阻rt的關系為 。 （rt=1/K）11 總傳熱系數K與總面積A的傳熱熱阻Rt的關系為 。 （Rt=1/KA）12 穩(wěn)態(tài)傳熱過程是指 。（物體中各點溫度不隨時間而改變的熱量傳遞過程。）13 非穩(wěn)態(tài)傳熱

5、過程是指 。（物體中各點溫度隨時間而改變的熱量傳遞過程。）14 某燃煤電站過熱器中，煙氣向管壁傳熱的輻射傳熱系數為30W/(m2.K)，對流傳熱系數為70W/(m2.K),其復合傳熱系數為 。 （100 W/(m2.K)）15由爐膛火焰向水冷壁傳熱的主要方式是 。 （熱輻射）16由煙氣向空氣預熱器傳熱的主要方式是 。 （熱對流）17已知一傳熱過程的熱阻為0.035K/W，溫壓為70，則其熱流量為 。 （2kW）18一大平壁傳熱過程的傳熱系數為100W/(m2.K)，熱流體側的傳熱系數為200W/(m2.K)，冷流體側的傳熱系數為250W(m2.K)，平壁的厚度為5mm，則該平壁的導熱系數為 ，

6、導熱熱阻為 。 （5 W/(m.K)，0.001(m2.K)/W）19總傳熱方程式可表示為 或q 。 （KAt，Kt）20已知平壁厚0.02m，熱阻為0.02m2.K/W，其導熱系數為 。 （1 W/(m·K)）三、選擇題1下列哪幾種傳熱過程不需要有物體的宏觀運動? (1)導熱 (2)對流 (3)輻射 (4)復合傳熱 2熱流密度q與熱流量的關系為（以下式子A為傳熱面積，為導熱系數，h為對流傳熱系數）： (1)qA (2)q/A (3)q= (4)qh3如果在水冷壁的管子里結了一層水垢，其他條件不變，管壁溫度與無水垢時相比將： (1)不變 (2)提高 (3)降低 (4)隨機改變4下列哪

7、一種表達式是錯誤的? ( ) (1)qt/ (2)qht (3)qkt (4)qrtt5導熱系數的單位是： ( ) (1)W/(m2.K) (2)W/m2 (3)W/(m·K) (4)m2.K/W6在傳熱過程中，系統(tǒng)傳熱量與下列哪一個參數成反比? ( ) (1)傳熱面積 (2)流體溫差 (3)傳熱系數 (4)傳熱熱阻7. 在穩(wěn)態(tài)傳熱過程中，傳熱溫差一定，如果希望系統(tǒng)傳熱量增大，則不能采用下述哪種手段? ( ) (1)增大系統(tǒng)熱阻 (2)增大傳熱面積 (3)增大傳熱系數 (4)增大對流傳熱系數8. 試判斷下述幾種傳熱過程中哪一種的傳熱系數最小? (1)從氣體到氣體傳熱 (2)從氣體到水

8、傳熱 (3)從油到水傳熱 (4)從凝結水蒸氣到水傳熱9若已知對流傳熱系數為78W(m2.K)，則其單位面積對流傳熱熱阻為多少?(1)78W/(m·K) (2)1/78m·K/W(3)1/78m2·K/W (4)78W(m2·K)10單位時間通過單位面積的熱量稱為什么?一般用什么符號表示? (1)熱流密度，q (2)熱流密度， (3)熱流量，q (4)熱流量，11太陽與地球間的熱量傳遞屬于下述哪種傳熱方式? (1)導熱 (2)熱對流 (3)熱輻射 (4)以上幾種都不是12熱流量與溫差成正比，與熱阻成反比，此規(guī)律稱為什么? (1)導熱基本定律 (2)熱路歐姆

9、定律 (3)牛頓冷卻公式 (4)傳熱方程式 13傳熱過程熱路圖的原理是什么? (1)傅里葉定律 (2)牛頓冷卻公式 (3)斯蒂芬-波爾茲曼定律 (4)熱路歐姆定律14某一傳熱過程的熱流密度q500W/m2，冷、熱流體間的溫差為10，其傳熱系數和單位面積的總傳熱熱阻各為多少？( ) (1)K50W/(m2.K)，rt0.05m2.K/W (2)K0.02W/(m2.K)，rt50m2.K/W (3)K50W/(m2.K)，rt0.02m2.K/W (4)K50W/(m2.K)，rt0.05K/W15平板的單位面積導熱熱阻的計算式應為哪一個? (1)/ (2)/(KA) (3)1h (4)1/(K

10、A)四、簡答題1試述三種熱量傳遞基本方式的差別，并各舉12個實際例子說明。（提示：從三種熱量傳遞基本方式的定義及特點來區(qū)分這三種熱傳遞方式）2請說明在傳熱設備中，水垢、灰垢的存在對傳熱過程會產生什么影響?如何防止? （提示：從傳熱過程各個環(huán)節(jié)的熱阻的角度，分析水垢、灰垢對換熱設備傳熱能力與壁面的影響情況）3. 試比較導熱系數、對流傳熱系數和總傳熱系數的差別，它們各自的單位是什么? （提示：寫出三個系數的定義并比較，單位分別為W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)）4在分析傳熱過程時引入熱阻的概念有何好處?引入熱路歐姆定律有何意義? （提示：分析熱阻與溫

11、壓的關系，熱路圖在傳熱過程分析中的作用。）5結合你的工作實踐，舉一個傳熱過程的實例，分析它是由哪些基本熱量傳遞方式組成的。（提示：學會分析實際傳熱問題，如水冷式內燃機等）6在空調房間內，夏季與冬季室內溫度都保持在22左右，夏季人們可以穿短袖襯衣，而冬季則要穿毛線衣。試用傳熱學知識解釋這一現(xiàn)象。 （提示：從分析不同季節(jié)時墻體的傳熱過程和壁溫，以及人體與墻表面的熱交換過程來解釋這一現(xiàn)象（主要是人體與墻面的輻射傳熱的不同）第二章 熱傳導一、名詞解釋1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。2等溫面(線)：由物體內溫度相同的點所連成的面（或線）。3溫度梯度：在

12、等溫面法線方向上最大溫度變化率。4熱導率：物性參數，熱流密度矢量與溫度降度的比值，數值上等于1 Km的溫度梯度作用下產生的熱流密度。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。5導溫系數：材料傳播溫度變化能力大小的指標。6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。7非穩(wěn)態(tài)導熱：物體中各點溫度隨時間而改變的導熱過程。8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。9保溫(隔熱)材料：0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時)的材料。10肋效率：肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。11接觸熱阻：材料表面由于存在

13、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。12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。二、填空題1 導熱基本定律是_定律，可表述為 。（傅立葉，）2 非穩(wěn)態(tài)導熱時，物體內的_場和熱流量隨_而變化。（溫度，時間）3 導溫系數的表達式為_，單位是_，其物理意義為_。（a=/c,m2/s,材料傳播溫度變化能力的指標）4 肋效率的定義為_。（肋片實際散熱量與肋片最大可能散熱量之比。）5 按照導熱機理，水的氣、液、固三種狀態(tài)中_態(tài)下的導熱系數最小。（氣）6 一般，材料的導熱系數與_和_有關。（種類，溫度）7 保溫材料是指_的材料.

14、（0.12 W/(m·K)(平均溫度不高于350時)）8 已知材料的導熱系數與溫度的關系為0(1+bt)，當材料兩側壁溫分別為t1、t2時，其平均導熱系數可取 下的導熱系數。(（t1+t2）/2)9 發(fā)電機水冷、氫冷、空冷三種方式中，以 方式的效果最好， 方式的效果最差。(水冷、空冷)10 第三類邊界條件是指已知 。(物體邊界與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂礹及周圍流體的溫度tf)11 及其單值性條件可以完整地描述一個具體的導熱問題。(導熱微分方程)12 第一類邊界條件是 。（給定物體邊界上任何時刻的溫度分布）13 初始條件是指 。 （如以某時刻作為時間的起算點，在該時刻導熱物體內的溫度分

15、布）14 通過長圓筒壁導熱時，圓筒壁內的溫度呈 分布規(guī)律. （對數曲線）15 溫度梯度表示溫度場內的某一地點等溫面法線方向的 。 （溫度變化率）16 第二類邊界條件是指 。 （給定物體邊界上任何時刻的熱流密度q w分布）三、選擇題1 當采用加肋片的方法增強傳熱時，最有效的辦法是將肋片加在哪一側? ( )(1)傳熱系數較大的一側 （2）傳熱系數較小的一側(3)流體溫度較高的一側 （4）流體溫度較低的一側2 下列各參數中，屬于物性參數的是：(1)肋化系數 (2)導熱系數 （3）導溫系數 （4）傳熱系數3 導溫系數的物理意義是什么?（1） 表明材料導熱能力的強弱（2） 反映了材料的儲熱能力（3） 反

16、映材料傳播溫度變化的能力（4） 表明導熱系數大的材料一定是導溫系數大的材料4 常溫下，下列物質中哪一種材料的導熱系數較大?(1)純銅 (2)碳鋼(3)不銹鋼 (4)黃銅5 溫度梯度表示溫度場內的某一點等溫面上什么方向的溫度變化率? (1)切線方向 (2)法線方向(3)任意方向 (4)溫度降低方向6 接觸熱阻的存在使相接觸的兩個導熱壁面之間產生什么影響?(1)出現(xiàn)溫差 (2)出現(xiàn)臨界熱流(3)促進傳熱 (4)沒有影響7 下述哪一點不是熱力設備與冷凍設備加保溫材料的目的?(1)防止熱量(或冷量)損失 (2)提高熱負荷(3)防止燙傷(或凍傷) (4)保持流體溫度8 某熱力管道采用兩種導熱系數不同的保

17、溫材料進行保溫，為了達到較好的保溫效果，應將哪種材料放在內層?(1)導熱系數較大的材料 (2)導熱系數較小的材料(3)任選一種均可 (4)無法確定9 金屬含有較多的雜質，則其導熱系數將如何變化?（1）變大 （2）變?。?）不變 （4）可能變大，也可能變小10 下列材料中，導熱材料較差的材料是什么？(1)鋁合金 (2)鑄鐵(3)不銹鋼 (4)普通玻璃 11 物體之間發(fā)生熱傳導的動力是什么?(1)溫度場 (2)溫差(3)等溫面 (4)微觀粒子運動 12 下面哪種物質材料具有較大的導熱系數?（1）水 （2）空氣（3）水蒸氣 （4）冰塊13 通過大平壁導熱時，大平壁內的溫度分布規(guī)律是下述哪一種？(1)

18、直線 (2)雙曲線(3)拋物線 (4)對數曲線14 若已知某種氣體的密度為0.617kgm3，比熱為1.122 kJ(kg·K)，導熱系數為0.0484W(m.K)，則其導溫系數是多少? ( )(1)14.3m2s (2)69.9×10-6m2s(3)0.0699m2s (4)1.43×104m2s 15 已知某一導熱平壁的兩側壁面溫差是30，材料的導熱系數是22W(m.K)，通過的熱流密度是300Wm2，則該平壁的壁厚是多少? ( )(1)220m (2)22m （3）2.2m (4)0.22m16 第二類邊界條件是什么?（1） 已知物體邊界上的溫度分布。（2）

19、 已知物體表面與周圍介質之間的傳熱情況。（3） 已知物體邊界上的熱流密度。（4） 已知物體邊界上流體的溫度與流速。17 冬天用手分別觸摸置于同一環(huán)境中的木塊和鐵塊，感到鐵塊很涼，這是什么原因?(1)因為鐵塊的溫度比木塊低 (2)因為鐵塊摸上去比木塊硬(3)因為鐵塊的導熱系數比木塊大 (4)因為鐵塊的導溫系數比木塊大18 什么情況下圓筒壁導熱可以按平壁處理? (1)當其長度大于其外半徑的10倍時 (2)當其長度是其壁厚的10倍時(3)當其外徑大于2倍的內徑時 (4)當其外徑大于其壁厚的4倍時19 溫度升高時，氣體的導熱系數一般隨溫度會發(fā)生怎樣的變化? ( )(1)增大 (2)減小(3)不變 (4

20、)可能增大也可能減小20 一般情況下，對于材料的導熱系數，下述哪種說法是錯誤的?（1）合金小于純金屬 (2)氣體小于固體(3)液體小于固體 (4)導電體小于非導電體21下列那種情況內燃機汽缸溫度場不會隨時間發(fā)生變化？(1)內燃機啟動過程 (2)內燃機停機 （3）內燃機變工況運行 (4)內燃機定速運行22在穩(wěn)態(tài)導熱中，已知三層平壁的內外表面溫度差為120，三層熱阻之比R1 、R2、 R3=1：2：3，則各層的溫度降為 。(1)60、40、20 (2)70、40、10 （3）20、40、60 (4)10、40、7023材料的導熱能力與吸熱能力之比稱為 。(1)放熱系數 (2)傳熱系數 （3）導熱系

21、數 (4)導溫系數24蒸汽管道的內外直徑分別為68mm和100mm，導熱系數1=63W/（m. ），內表面溫度為140。今采用玻璃棉墊料保溫，2=0.053W/（m. ）。若要求保溫層外表面的溫度不超過50，且蒸汽管道允許的熱損失ql=50W/m，則玻璃棉墊料保溫層的厚度至少為 。(1)41mm (2)54mm （3）91mm (4) 104mm 25 導熱體中不同溫度的等溫面將 。(1)互相相交 (2) 互不相交（3）互相相切 (4)不定26 材料的導溫系數是材料 和 的比值。(1)吸熱能力/導熱能力 (2) 導熱能力/吸熱能力（3）比熱容/導熱系數 (4)導熱系數/比熱容27 固體壁面上敷

22、設肋片后，其實際散熱量與假設整個肋表面處于肋基溫度下的散熱量的比值為 。(1)肋壁效率 (2) 肋化系數 （3）肋片效率 (4)無明確的專用名稱28 忽略物體內部導熱熱阻的分析方法稱為 。(1)正規(guī)狀況法(2)數學分析法 （3）數值解法 (4)集總參數法29 下列哪個是非穩(wěn)態(tài)導熱的表達式？ (1)t=f（x，y，z） (2)t=f（y，） （3）t=f（x，y） (4)t=f（z，x）30 下列那個表示非穩(wěn)態(tài)導熱過程的無因次時間？ (1)Bi (2)Fo （3）e (4)r四、簡答題1 試解釋材料的導熱系數與導溫系數之間有什么區(qū)別和聯(lián)系。 （提示：從兩者的概念、物理意義、表達式方面加以闡述，如

23、從表達式看，導溫系數與導熱系數成正比關系(a=/c)，但導溫系數不但與材料的導熱系數有關，還與材料的熱容量(或儲熱能力)也有關；從物理意義看，導熱系數表征材料導熱能力的強弱，導溫系數表征材料傳播溫度變化的能力的大小，兩者都是物性參數。）2 試用所學的傳熱學知識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t=tf-th=，其中，欲使測量誤差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-t0)，也就是想辦法使肋基溫度t0接近tf，可以通過

24、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，采用導熱系數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數比銅和碳鋼小。降低，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。)3 試寫出直角坐標系中，一維非穩(wěn)態(tài)無內熱源常導熱系數導熱問題的導熱微分方程表達式；并請說明導熱問題常見的三類邊界條件。 ( 提示：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第一類邊界條件：>0,tw=fw(x, )第二類邊界條件：>0,第三類邊界條件：

25、>0,4 在一根蒸汽管道上需要加裝一根測溫套管，有三種材料可選：銅、鋁、不銹鋼。問選用哪種材料所引起的測溫誤差最小，為什么?為減小測量誤差，在套管尺寸的選擇上還應注意哪些問題?（提示：與簡答題2的第(2)點類似，套管材料應選用不銹鋼，因給出的三種材料中，不銹鋼的導熱系數最?。? 什么是接觸熱阻?減少固體壁面之間的接觸熱阻有哪些方法? （提示：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稱為接觸熱阻，接觸熱阻的存在使相鄰的兩個表面產生溫降(溫度不連續(xù))。接觸熱阻主要與表面粗糙度、表面所受壓力、材料硬度、溫度及周圍介質的物性等有關，因此可以從這些方面考慮減少

26、接觸熱阻的方法，此外，也可在固體接觸面之間襯以導熱系數大的銅箔或鋁箔等以減少接觸熱阻。）6. 管外包兩種不同導熱系數材料以減少熱損失，若，試問如何布置合理？7. 某一維導熱平板，平板兩側表面溫度分別為和，厚度為。在這個溫度范圍內導熱系數與溫度的關系為，求平板內的溫度分布？8. 有人認為，傅里葉定律并不顯含時間，因此不能用來計算非穩(wěn)態(tài)導熱的熱量。你認為對嗎？9. 導熱是由于微觀粒子的擴散作用形成的。迄今為止，描述物質內部導熱機理的物理模型有哪些？用它們可以分別描述哪些物質內部的導熱過程？10. 用穩(wěn)定法平板導熱儀對某廠提供的保溫試材的導熱系數進行測定，試驗時從低溫開始，依次在6個不同溫度下測得6

27、個導熱系數值。這些數據表明該材料的導熱系數隨溫度升高而下降，這一規(guī)律與絕熱保溫材料的導熱機理不符，經檢查未發(fā)現(xiàn)實驗裝置有問題，試分析問題可能出在哪里？11. 在超低溫工程中要使用導熱系數很低的超級保溫材料。如果要你去研制一種這樣的新保溫材料，試從導熱機理出發(fā)設計一種超級保溫材料，列出你為降低導熱系數采取了哪些措施？并解釋其物理原因？12. 試對比分析在氣體中由分子熱運動產生的熱量遷移與在金屬中自由電子熱運動產生的能量遷移這兩個物理模型的共同點和差異之處。13. 在任意直角坐標系下，對于以下兩種關于第三類邊界條件的表達形式，你認為哪個對，哪個不對，或者無法判別？陳述你的判斷和理由。 14. 一維

28、常物性穩(wěn)態(tài)導熱中，溫度分布與導熱系數無關的條件有哪些？15. 發(fā)生在一個短圓柱中的導熱問題，在哪些情況下可以按一維導熱問題來處理？16. 擴展表面中的導熱問題可以按一維處理的條件什么？有人認為，只要擴展表面細長，就可以按一維問題處理，你同意這種觀點嗎？17. 某材料導熱系數與溫度的關系為，式中為常數，若用這種材料制成平板，試求其單位面積的熱阻表達式。18. 對于如圖所示的兩種水平夾層，試分析冷、熱表面間熱量交換的方式有何不同？如果要通過實驗來測定夾層中流體的導熱系數，應采用哪一種布置？熱面 冷面 (a) 夾層冷面在下 (b) 夾層熱面在下19. 在測量金屬導熱系數的實驗中，為什么通常把試件制作

29、成細而長的棒？20. 高溫下氣體導熱系數的測定有何困難？在實際中能否用常溫下的數據來替代？21. 肋化系數，肋效率和肋壁效率是如何定義的？在選用和設計肋片時它們有何用途？22. 有兩根材料不同，厚度均為2的等截面直肋A和B，處于相同的換熱環(huán)境中，肋基溫度均為，肋端絕熱，它們的表面均被溫度為、對流換熱系數h為常數的流體所冷卻，且?，F(xiàn)測得材料A和B內的溫度分布如圖所示，試分析材料A和B導熱系數的大小。T T T0 T0 B A Tf Tf x x23. 為測量管道內流體的溫度，可采用溫度計套管。實用中常常布置成如圖所示的斜插形式，試從傳熱學的角度解釋其合理性。24. 覆蓋熱絕緣層是否在任何情況下都

30、能減少熱損失？保溫層是否越厚越好？25. 對室內冷凍管道和熱力管道的保溫層設計有何不同？26. 在管道內部貼上一層保溫材料，是否存在某一臨界絕熱直徑？為什么？27. 非穩(wěn)態(tài)導熱的正規(guī)狀況階段或充分發(fā)展階段在物理過程及數學處理上有什么特點？28. 有人認為，當非穩(wěn)態(tài)導熱過程經歷時間很長時，采用諾模圖計算所得到的結果是錯誤的。理由是：這個圖表明，物體中各點的過余溫度與中心截面過余溫度的比值僅與幾何位置和畢渥數有關，而與時間無關。但當時間趨于無限大時，物體中各點的溫度應趨于流體溫度，所以兩者是有矛盾的。你如何看待這一問題？ 29. 有人這樣分析：在一維無限大平板中心溫度的諾模圖中，當l越小時，越小，

31、此時其他參數不變時，越小，即表明越小，平板中心溫度就越接近于流體溫度。這說明物體被流體加熱時，其l越?。ㄒ欢ǎ┓炊鴾厣娇欤c事實不符。請指出上述分析錯誤在什么地方？ 30. 試分析當Fo<0.2時，能否用諾模圖求解有關的非穩(wěn)態(tài)導熱問題？第三章 對流傳熱一、名詞解釋1 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。2 溫度邊界層：在流體溫度場中壁面附近溫度發(fā)生急劇變化的薄層。3 定性溫度：確定換熱過程中流體物性的溫度。4 特征尺度：對于對流傳熱起決定作用的幾何尺寸。5 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。6 強迫對流傳熱：由于機械(泵或風機等

32、)的作用或其它壓差而引起的相對運動。7 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。8 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。9 珠狀凝結：當凝結液不能潤濕壁面(>90)時，凝結液在壁面上形成許多液滴，而不形成連續(xù)的液膜。 10 膜狀凝結：當液體能潤濕壁面時，凝結液和壁面的潤濕角(液體與壁面交界處的切面經液體到壁面的交角)<90，凝結液在壁面上形成一層完整的液膜。11 核態(tài)沸騰：在加熱面上產生汽泡，換熱溫差小，且產生汽泡的速度小于汽泡脫離加熱表面的速度，汽泡的劇烈擾動使表面?zhèn)鳠嵯禂岛蜔崃髅芏榷技眲≡黾印?2 膜態(tài)沸騰：在加熱表

33、面上形成穩(wěn)定的汽膜層，相變過程不是發(fā)生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的導熱系數遠小于液體的導熱系數，因此表面?zhèn)鳠嵯禂荡蟠笙陆?。二、填空題1 影響自然對流傳熱系數的主要因素有： 、 、 、 、 、 。(流動起因，流動速度，流體有無相變，壁面的幾何形狀、大小和位置，流體的熱物理性質)2 速度邊界層是指 。（在流場中壁面附近流速發(fā)生急劇變化的薄層。）溫度邊界層是指 。（在流體溫度場中壁面附近溫度發(fā)生急劇變化的薄層。）3 流體剛剛流入恒壁溫的管道作層流傳熱時，其局部對流傳熱系數沿管長逐漸 ，這是由于 。 （減小，邊界層厚度沿管長逐漸增厚）4 溫度邊界層越 對流傳熱系數越小，強化傳熱應使溫度邊界層

34、越 。 （厚，簿）5 流體流過彎曲的管道或螺旋管時，對流傳熱系數會 ，這是由于 。 （增大，離心力的作用產生了二次環(huán)流增強了擾動）6 流體橫掠管束時，一般情況下， 布置的平均對流傳熱系數要比 布置時高。 （叉排，順排）7 管外流動傳熱，有縱向沖刷和橫向沖刷之分，在其他條件相同時，以 向沖刷方向傳熱更為強烈。 （橫向）8 對流傳熱微分方程式的表達式為 。其中，x是 ，是 ，t是 ，是 。 （，局部換熱系數，流體導熱系數，主流流體溫度與壁溫之差，貼壁處流體的法向溫度變化率）9 純凈飽和蒸氣膜狀凝結的主要熱阻是 。 （液膜的導熱熱阻）10 大容器飽和沸騰曲線可分為 、 、 、 四個區(qū)域，其中 具有溫

35、差小、熱流大的傳熱特點。 （自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰，核態(tài)沸騰）11 雷諾比擬采用 模型，其結果在Pr 條件下與實驗解相吻合.（單層，1）12 沸騰的臨界熱通量是指 。 （當壁面過熱度大到某一程度時，汽泡來不及脫離加熱面而開始連成不穩(wěn)定的汽膜，即由核態(tài)沸騰開始向膜態(tài)沸騰過渡，出現(xiàn)臨界點的熱流密度）13 格拉曉夫準則的物理意義 ；表達式Gr 。 （流體流動時浮升力與粘滯力之比的無量綱量，）14 減小管內湍流對流傳熱熱阻的方法有 、 、 、 。 （增加流速，采用短管。改變流體物性，增加換熱面積，擾流，采用導熱系數大的流體用小管徑等）15 反映對流傳熱強度的準則稱為 準則。 （努塞爾）

36、16 普朗特準則Pr的數學表達式為 ，它表征了 的相對大小。 （/a，動量傳遞與熱量傳遞）17 管內充分發(fā)展湍流的傳熱系數與平均流速U的 次方成 比.，與內徑D的 次方成 比。 （08，正，02，反） 18 大空間自然對流處于湍流狀態(tài)時有自?；卣?，此時傳熱系數與 無關。 （尺寸） 19 自然對流傳熱在 條件下發(fā)生關于特征尺度L的自?；F(xiàn)象.。 （湍流）20 在蒸汽的凝結過程中， 凝結的傳熱系數大于 凝結。 （珠狀，膜狀） 21 自然對流傳熱是指 。 （流體在浮升力作用下的對流傳熱）22 管槽內對流傳熱的入口效應是指 。 （流體入口段由于熱邊界層較薄而具有較高的對流傳熱系數） 23 流體在大空

37、間沿豎壁作自然對流傳熱時，對于湍流工況，其對流傳熱系數正比于豎壁高度的 次方。（0）24 大容器沸騰曲線分為 、 、 、 四個區(qū)段。 （自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰）三、選擇題1 下列各參數中，屬于物性參數的是：（1） 傳熱系數K（2） 吸收率（3） 普朗特數Pr（4） 傳熱系數hc2 流體純自然對流傳熱的準則方程可寫成(1)Nuf(Re，Pr) (2)Nuf(Gr，Pr)(3)Nuf(Re，Gr，Pr) (4)Nuf(Bi，F(xiàn)o)3 流體掠過平板對流傳熱時，在下列邊界層各區(qū)中，溫度降主要發(fā)生在：(1)主流區(qū) (2)湍流邊界層 (3)層流底層(4)緩沖區(qū) (5)湍流核心區(qū)4 空氣自然

38、對流傳熱系數與強迫對流時的對流傳熱系數相比：(1)要小的多 (2)要大得多(3)十分接近 (4)不可比較5 沸騰的臨界熱流量qc是：（1） 從過冷沸騰過渡到飽和沸騰的轉折點（2） 從自由流動過渡到核態(tài)沸騰的轉折點（3） 從核態(tài)沸騰過渡到膜態(tài)沸騰的轉折點（4） 從不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰過渡到穩(wěn)定膜態(tài)沸騰的轉折點6 流體在大空間沿豎壁自然對流傳熱時，在湍流狀態(tài)下；對流傳熱系數正比于豎壁高度的( )(1)0次方 (2)0.8次方 (3)l/4次方 (4)l/3次方7 液體沸騰時，汽泡內的壓力大于汽泡外液體的壓力，主要由于下列哪個因素造成的?(1)傳熱溫差 (2)表面張力 (3)浮升力 (4)重力8 定型準則

39、是指：(1)包含定型尺寸的準則 (2)全部由已知量構成的準則(3)含有待求量的準則 (4)待定準則9 工程中，較為常用的沸騰工況是指：(1)膜態(tài)沸騰 (2)核態(tài)沸騰 (3)自然對流沸騰 （4）以上都不是10 下述哪種手段對提高對流傳熱系數無效?(1)提高流速 (2)增大管徑(3)采用入口效應 (4)采用導熱系數大的流體11 已知某氣體的密度為1.26kg/m3，比熱為1.02kJ/(kg·K)，導熱系數為0.025W/(m·K)，粘度為15.1×10-6m2/s，其Pr(普朗特)準則數為多少? ( )(1)0.78 (2)0.02 (3)0.7 (4)0.6212

40、 Nu(努謝爾特)準則反映： ( )(1)慣性力和粘滯力的相對大小 (2)對流傳熱強度(3)浮升力和粘滯力的相對大小 (4)導熱能力大小13 描述浮升力與黏滯力的相對大小的準則數稱為：（1）Re (2)Gr (3)Pr (4)Ra14 當管長遠大于管徑時，圓管橫向布置時的管外膜狀凝結傳熱系數與豎放時相比如何?（1） 橫放時大（2） 兩者差不多（3） 豎放時大（4） 無法比較15 無量綱組合稱為什么準則？(1)雷諾Re (2)普朗特Pr(3)努謝爾特Nu (4)格拉曉夫Gr16 判斷管內湍流強制對流是否需要進行人口效應修正的依據是什么?(1)l/d70 (2)Re104(3)l/d<50

41、(4)l/d<10417 對流傳熱以 作為基本計算式。(1)傅里葉定律 (2)牛頓冷卻公式(3)普朗克定律 (4)歐姆定律18 從傳熱角度看，下面幾種冷卻方式中，哪種方式的冷卻效果會最好?(1)水冷 (2)氫冷 (3)氣冷 (4)水沸騰冷卻19 相變傳熱的特征為 。(1)工質比體積變化較大 (2) 汽化潛熱 (3) (1)+(2) (4)工質比體積較大20 冷卻液潤濕壁面的能力取決于 。(1)液體的表面張力 (2)液體與壁面間的附著力 (3) (1)+(2) (4) (1)或(2)21 在飽和沸騰時，隨著 的增高，將會出現(xiàn) 個換熱規(guī)律全然不同的區(qū)域。(1)壁面過熱度 ，4 (2)壁面過熱

42、度，6 (3)熱流密度 ，4 (4)熱流密度，622對流傳熱微分方程組共有幾類方程？(1) 2 (2) 3 (3) 4 (4)523 凝結液能很好的潤濕壁面，形成完整的膜向下流動，稱為 。(1)凝結 (2)膜狀凝結 (3) 珠狀凝結 (4)穩(wěn)態(tài)凝結24下列哪個不是影響對流傳熱的主要因素？ (1)流動起因；(2)tw；(3)；(4)換熱面的幾何形狀。25對于Pr數，下列說法哪個是錯誤的？ (1)它是動力粘度與熱擴散率的比值；(2)它是研究對流傳熱最常用的重要準則；(3)對于層流流動，當Pr=1時，=t；(4)它反映了流體中熱量擴散和動量擴散的相對程度。26自由對流傳熱的流態(tài)主要取決于 的數值。(

43、1)Pr (2)Fo (3)Re (4)Gr27如果流體的流動是由流體內部溫差產生的密度差引起的，稱為 。(1)強迫對流(2)自由運動 (3)湍流對流(4)層流對流28對流傳熱微分方程組包括 。、付立葉定律 、對流傳熱微分方程 、基爾霍夫定律 、連續(xù)性方程 、動量微分方程 、能量微分方程(1) (2) (3) (4) 29Num其特征溫度為 。(1)流體溫度 (2) 平均溫度 (3)壁面溫度 (4)不定30當流體外掠圓管時，10<Re<其邊界層為 ，脫體發(fā)生在 處。其局部換熱系數到達最 值。(1) 湍流，140，低 (2) 層流，140，高 (3) 湍流，82，低 (4) 層流，8

44、2 ，低31自然對流傳熱的準則方程為 。(1) (2). (3) (4). 32影響膜狀換熱系數的主要因素是 。(1)蒸汽流速 (2)不凝結氣體 (3)表面粗糙度 (4) (1) + (2)四、 簡答題1 影響強迫對流傳熱的流體物性有哪些?它們分別對對流傳熱系數有什么影響? （提示：影響強迫對流換熱系數的因素及其影響情況可以通過分析強迫對流傳熱實驗關聯(lián)式，將各無量綱量展開整理后加以表述。）2 試舉幾個強化管內強迫對流傳熱的方法(至少五個)。 （提示：通過分析強迫對流換熱系數的影響因素及增強擾動、采用人口效應和彎管效應等措施來提出一些強化手段，如增大流速、采用機械攪拌等。）3 試比較強迫對流橫掠

45、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，對流換熱系數小于叉排管束，其流阻也較??；(3)順排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。）4 為什么橫向沖刷管束與流體在管外縱向沖刷相比，橫向沖刷的傳熱系數大? （提示：從邊界層理論的角度加以闡述：縱向沖刷容易形成較厚的邊界層，其層流層較厚且不易破壞。有三個因素造成橫向沖刷比縱向沖刷的換熱系數大：彎曲的表面引起復雜的流動

46、，邊界層較薄且不易穩(wěn)定；管徑小，流體到第二個管子時易造成強烈擾動；流體直接沖擊換熱表面。）5 為什么電廠凝汽器中，水蒸氣與管壁之間的傳熱可以不考慮輻射傳熱? （提示：可以從以下3個方面加以闡述：(1)在電廠凝汽器中，水蒸氣在管壁上凝結，凝結換熱系數約為450018000W(m2K)，對流換熱量很大；(2)水蒸氣與壁面之間的溫差較小，因而輻射換熱量較??；(3)與對流換熱相比，輻射換熱所占的份額可以忽略不計。）6 用準則方程式計算管內湍流對流傳熱系數時，對短管為什么要進行修正? （提示：從熱邊界層厚度方面加以闡述：(1)在入口段，邊界層的形成過程一般由薄變厚；(2)邊界層的變化引起換熱系數由大到小

47、變化，考慮到流型的變化，局部長度上可有波動，但總體上在入口段的換熱較強（管長修正系數大于1）；(3)當ld50(或60)時，短管的上述影響可忽略不計，當ld50(或60)時，則必須考慮入口段的影響。7 層流時的對流傳熱系數是否總是小于湍流時的對流傳熱系數?為什么? （提示：該問題同樣可以從入口效應角度加以闡述。在入口段邊界層厚度從零開始增厚，若采用短管，盡管處于層流工況，由于邊界層較薄，對流換熱系數可以大于紊流狀況。）8 什么叫臨界熱流密度?為什么當加熱熱流大于臨界熱流密度時會出現(xiàn)沸騰危機? （提示：用大容器飽和沸騰曲線解釋之。以大容器飽和沸騰為例，(1)沸騰過程中，隨著壁面過熱度t的增大，存在自然對流、核態(tài)沸騰、不穩(wěn)定膜態(tài)沸騰和膜態(tài)沸騰四個階段，臨界熱流密度是從核態(tài)沸騰向膜態(tài)沸騰轉變過程中所對應的最大熱流密度；(2)當加熱熱流大于臨界熱流密度時，沸騰工況向膜態(tài)沸騰過渡，加熱面上有汽泡匯集形成汽膜，將壁面與液體隔