No.15 1121 熱傳導(dǎo)和對流換熱復(fù)習(xí)

12012年傳熱學(xué)

考試復(fù)習(xí)

2ThetextbookReferencebooks3

傳熱學(xué)Chapter1Chapter24Chapter57Chapter89Chapter10總體簡介：基本概念、基本方式、基本方法熱傳導(dǎo)：穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱、導(dǎo)熱問題數(shù)值解對流傳熱：單相、相變實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式輻射傳熱：基本概念、基本假設(shè)輻射基本定律、輻射傳熱的計(jì)算傳熱過程：傳熱過程計(jì)算、換熱器的熱計(jì)算4

主要內(nèi)容傳熱學(xué)基本內(nèi)容復(fù)習(xí)典型題講解5導(dǎo)熱一導(dǎo)熱的定義及特點(diǎn)物體各部分之間不發(fā)生相對位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而進(jìn)行的熱量傳遞現(xiàn)象。定義特點(diǎn)6二傅立葉（Fourier）導(dǎo)熱定律一般表達(dá)式物理含義關(guān)鍵關(guān)鍵7三導(dǎo)熱系數(shù)（conductivity）含義四種典型物質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)值銅(copper)鋼(steel)水(water)空氣(air)400400.60.0268四導(dǎo)熱微分方程三個(gè)坐標(biāo)方向凈導(dǎo)入的熱量非穩(wěn)態(tài)項(xiàng)內(nèi)能增量內(nèi)熱源9五定解條件初始條件邊界條件10六簡單一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分析解如何判斷是一維問題定性分析

直接求解導(dǎo)熱微分方程對傅立葉導(dǎo)熱定律直接積分求解方法11七通過肋片的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱如何簡化成一維問題？微分方程及定解條件通過肋片的散熱量

等效熱源法熱平衡法肋片效率分析、套管溫度計(jì)測溫誤差分析12八非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱基本概念一維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱

熱擴(kuò)散率吸熱系數(shù)兩個(gè)階段集總參數(shù)法時(shí)間常數(shù)Bi數(shù)13九導(dǎo)熱問題的數(shù)值解法穩(wěn)態(tài)問題熱平衡法建立節(jié)點(diǎn)離散方程的方法顯式格式和隱式格式的優(yōu)缺點(diǎn)非穩(wěn)態(tài)問題14十溫度分布變物性問題變截面問題傳熱過程15對流傳熱一什么是對流傳熱？

對流對流傳熱流體流過溫度不同的固體壁面時(shí)的熱量傳遞過程特點(diǎn)16牛頓冷卻公式關(guān)鍵分類典型條件下表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的數(shù)量級（表1-1）影響對流傳熱的因素17二單相對流傳熱基本概念

對流傳熱的控制方程流動(dòng)邊界層及熱邊界層邊界層方程相似原理及其應(yīng)用常用的無量綱準(zhǔn)則數(shù)（特征數(shù)）及其物理含義18實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式

外部流動(dòng)自然對流混合對流（概念性理解）三大基本量的選取適用范圍修正（為什么？）

各種流動(dòng)型式的物理特點(diǎn)內(nèi)部流動(dòng)19三凝結(jié)傳熱膜狀凝結(jié)與珠狀凝結(jié)

簡化假設(shè)思路Nusselt膜狀凝結(jié)分析解關(guān)聯(lián)式橫管和豎直壁面影響凝結(jié)傳熱的主要因素及傳熱強(qiáng)化20四沸騰傳熱大容器飽和沸騰曲線影響沸騰傳熱的主要因素及傳熱強(qiáng)化臨界熱流密度及其工程指導(dǎo)意義21輻射傳熱一熱輻射的基本概念電磁波譜可見光、紅外線太陽輻射一般工業(yè)溫度范圍波長與溫度的關(guān)系吸收、反射、透射固體、液體氣體22黑體的概念和作用Stefan-Boltzmann定律Planck定律

Wien位移定律Lambert定律黑體輻射的基本定律23漫射表面灰體的概念基爾霍夫定律實(shí)際物體表面簡化的可行性實(shí)際物體的輻射吸收特性二輻射傳熱的計(jì)算定義性質(zhì)計(jì)算角系數(shù)24投入輻射、有效輻射任意兩表面之間輻射傳熱25表面輻射熱阻和空間輻射熱阻畫網(wǎng)絡(luò)圖的方法表面凈輻射傳熱量和任意兩表面之間的輻射傳熱量兩種特殊情形黑體、重輻射面多表面系統(tǒng)輻射傳熱26遮熱板的工作原理遮熱板的應(yīng)用如何進(jìn)一步提高遮熱板的遮熱效果提高測溫精度7.氣體輻射特點(diǎn)溫室效應(yīng)6.太能集熱器的應(yīng)用遮熱板27換熱器28一傳熱過程的分析和計(jì)算傳熱過程什么是傳熱過程？傳熱方程式關(guān)鍵關(guān)鍵總傳熱系數(shù)傳熱過程的辨析29總傳熱系數(shù)的計(jì)算通過平壁的傳熱通過圓筒壁的傳熱通過肋壁的傳熱30傳熱表面的溫度工況強(qiáng)化傳熱應(yīng)從熱阻最大的環(huán)節(jié)入手臨界絕緣直徑電氣工程動(dòng)力保溫管道強(qiáng)化傳熱的突破口31換熱器的定義、型式、特點(diǎn)二換熱器的型式及平均溫差簡單順流和逆流的平均溫差的計(jì)算32簡單順流和逆流的定性溫度分布溫差大的地方溫度變化劇烈其它復(fù)雜流動(dòng)布置的平均溫差的計(jì)算一些特殊情況33設(shè)計(jì)計(jì)算和校核計(jì)算三換熱器的熱計(jì)算所依據(jù)的方程利用平均溫差法進(jìn)行換熱器的設(shè)計(jì)計(jì)算34步驟-NTU法有關(guān)概念與平均溫差法比較污垢熱阻35必要性四Wilson

圖解法思想概念性理解五隔熱保溫技術(shù)36、試分析室內(nèi)暖氣片的散熱過程，各個(gè)環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？以暖氣片管內(nèi)走熱水為例。典型題講解(一)簡答題答：有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)及傳熱方式：由熱水到暖氣片管道內(nèi)壁，熱傳遞方式為強(qiáng)制對流換熱；由暖氣片管道內(nèi)壁到外壁，熱傳遞方式為固體導(dǎo)熱；由暖氣片管道外壁到室內(nèi)空氣，熱傳遞方式有自然對流換熱和輻射換熱。R強(qiáng)制對流導(dǎo)熱自然對流和熱輻射37、試分析冬季建筑室內(nèi)空氣與室外空氣通過墻壁的換熱過程，各個(gè)環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？答：有以下?lián)Q熱環(huán)節(jié)及傳熱方式：室內(nèi)空氣到墻體內(nèi)壁，熱傳遞方式為自然對流換熱和輻射換熱；墻的內(nèi)壁到外壁，熱傳遞方式為固體導(dǎo)熱；墻的外壁到室外空氣，熱傳遞方式有對流換熱和輻射換熱。、試分析利用鋁壺?zé)_水的過程中，各個(gè)環(huán)節(jié)有哪些熱量傳遞方式？38、利用同一冰箱儲(chǔ)存相同的物質(zhì)時(shí)，試問結(jié)霜的冰箱耗電量大還是未結(jié)霜冰箱耗電量大？為什么？答：在其它條件相同時(shí)，冰箱的結(jié)霜相當(dāng)于在冰箱的蒸發(fā)器和冰箱的冷凍室（或冷藏室）之間增加了一個(gè)附加的熱阻，因此，冷凍室（或冷藏室）要達(dá)到相同的溫度，必須要求蒸發(fā)器處于更低的溫度。所以，結(jié)霜的冰箱的耗電量要大。39、按照導(dǎo)熱機(jī)理，水的氣、液、固三種狀態(tài)中那種狀態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)最大？答：根據(jù)導(dǎo)熱機(jī)理可知，固體導(dǎo)熱系數(shù)大于液體導(dǎo)熱系數(shù)；液體導(dǎo)熱系數(shù)大于氣體導(dǎo)熱系數(shù)。所以水的氣、液、固三種狀態(tài)的導(dǎo)熱系數(shù)依次增大。40、由導(dǎo)熱微分方程可知，非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱只與熱擴(kuò)散率有關(guān)，而與導(dǎo)熱系數(shù)無關(guān)。你認(rèn)為對嗎？答：由于描述一個(gè)導(dǎo)熱問題的完整數(shù)學(xué)表達(dá)，不僅包括控制方程，還包括定解條件。雖然非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱控制方程只與熱擴(kuò)散率有關(guān)，但邊界條件中卻有可能包括導(dǎo)熱系數(shù)。因此，上述觀點(diǎn)不正確。41、熱擴(kuò)散系數(shù)是表征什么的物理量？它與導(dǎo)熱系數(shù)的區(qū)別是什么？答：熱擴(kuò)散率，與導(dǎo)熱系數(shù)一樣都是物性參數(shù)，它是表征物體傳遞溫度的能力大小，亦稱為導(dǎo)溫系數(shù)，熱擴(kuò)散率取決于導(dǎo)熱系數(shù)和的綜合影響；而導(dǎo)熱系數(shù)是反映物體的導(dǎo)熱能力大小的物性參數(shù)。一般情況下，穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度分布取決于物體的導(dǎo)熱系數(shù)，但非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度分布不僅取決于物體的導(dǎo)熱系數(shù)，還取決于物體的導(dǎo)溫系數(shù)。42、一塊厚度為2δ(-δ<x<δ)

的大平板，與溫度為tf的流體處于熱平衡。當(dāng)時(shí)間τ>0時(shí)，左側(cè)流體溫度升高并保持為恒定溫度2tf

。假定平板兩側(cè)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)相同，當(dāng)時(shí)，試確定達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)時(shí)平板中心及兩側(cè)表面的溫度，畫出相應(yīng)的板內(nèi)及流體側(cè)溫度分布的示意性曲線，并做簡要說明。43、已知一無限大平板的導(dǎo)熱系數(shù)為，板兩側(cè)的溫度分別為t1和t2，試定性畫出當(dāng)b>0、b=0和b<0時(shí)，穩(wěn)態(tài)時(shí)平板內(nèi)的溫度分布。44、兩種幾何尺寸完全相同的等截面直肋，在完全相同的對流環(huán)境下(表面對流換熱系數(shù)和流體溫度均相同)，沿肋高方向的溫度分布如圖所示。試問：兩種肋片的導(dǎo)熱系數(shù)大??？肋效率的高低？肋端45、兩種幾何尺寸完全相同的等截面直肋，材料相同，放在不同溫度的對流環(huán)境中，沿肋高方向的溫度分布如圖所示。試問：哪種情況流體的對流換熱系數(shù)大？肋效率的高低？肋端46、試由常物性、一維、穩(wěn)態(tài)、有內(nèi)熱源的導(dǎo)熱微分方程出發(fā)，導(dǎo)出有均勻內(nèi)熱源的一維等截面直肋的導(dǎo)熱微分方程。已知肋片截面積為Ac，周長為P，材料導(dǎo)熱系數(shù)為λ，環(huán)境溫度為tf，肋表面和環(huán)境的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h，肋片中的內(nèi)熱源為Φ。47、集總參數(shù)法的適用條件是什么？滿足集總參數(shù)法的物體，其內(nèi)部溫度分布有何特點(diǎn)？答：集總參數(shù)法的適用條件是Biv<0.1，其特點(diǎn)是當(dāng)物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻遠(yuǎn)小于外部對流換熱熱阻時(shí)，物體內(nèi)部在同一時(shí)刻均處于同一溫度，物體內(nèi)部的溫度僅是時(shí)間的函數(shù)，而與位置無關(guān)。48、寫出時(shí)間常數(shù)的表達(dá)式，時(shí)間常數(shù)是從什么導(dǎo)熱問題中定義出來的？它與哪些因素有關(guān)？答：時(shí)間常數(shù)的表達(dá)式為，是從非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題中定義出來的，它不僅取決于幾何參數(shù)和物性參數(shù)，還取決于換熱條件h。49、一直徑為d的圓球，一邊長為d的正方形及一個(gè)高度和直徑均為d的圓柱，用同種材料制成且具有相同的初溫，在同一初始時(shí)間被置于相同的外部環(huán)境中進(jìn)行冷卻（h相同），試定性分析這三個(gè)物體被冷卻到相同溫度所需時(shí)間長短。（三物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻可忽略）。50、對于一有限大物體在第三類邊界條件下發(fā)生的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程，試分別就Bi1、Bi1以及Bi～1時(shí)畫出物體兩側(cè)及內(nèi)部的溫度分布曲線，并說明溫度分布差異主要發(fā)生在導(dǎo)熱物體內(nèi)部還是外部？為什么？51、用熱電偶監(jiān)測氣流溫度隨時(shí)間變化規(guī)律時(shí)，應(yīng)如何選擇熱電偶節(jié)點(diǎn)的大?。慷x知，，r為節(jié)點(diǎn)的半徑，顯然，節(jié)點(diǎn)半徑越小，時(shí)間常數(shù)越小，熱電偶的相應(yīng)速度越快。答：在其它條件相同時(shí)，熱電偶節(jié)點(diǎn)越大，它的溫度變化一定幅度所需要吸收（或放出）的熱量越多，此時(shí)雖然節(jié)點(diǎn)換熱表面積也有所增大，但其增大的幅度小于體積增大的幅度。故綜合地講，節(jié)點(diǎn)大的熱電偶在相同的時(shí)間內(nèi)吸收熱量所產(chǎn)生的溫升要小一些。由52、圖1示出了常物性、有均勻內(nèi)熱源

、二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題局部邊界區(qū)域的網(wǎng)格配置，試用熱平衡法建立節(jié)點(diǎn)0的有限差分方程式（設(shè)）。圖153、圖1示出了常物性、有內(nèi)熱源的二維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題局部邊界區(qū)域的網(wǎng)格劃分，上邊界為對流換熱條件，右側(cè)邊界已知熱流密度q。試用熱平衡法建立節(jié)點(diǎn)0的數(shù)值離散方程式（不需要整理）。q圖１54、何謂非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)階段？寫出其主要特點(diǎn)。答：物體在加熱或冷卻過程中，物體內(nèi)各處溫度分布隨時(shí)間的變化具有一定的規(guī)律，物體初始條件對溫度分布的影響逐漸消失，這個(gè)階段稱為非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)階段。55、分別寫出Nu、Re、Pr、Bi、Fo數(shù)的表達(dá)式，并說明其物理意義。（2）雷諾(Reynolds)數(shù)，，它表示慣性力和粘性力的相對大小。（3）普朗特?cái)?shù)，，它表示動(dòng)量擴(kuò)散厚度和能量擴(kuò)散厚度的相對大小。（4）畢渥數(shù)，，它表示導(dǎo)熱體內(nèi)部熱阻與外部熱阻的相對大小。答：（1）努塞爾(Nusselt)數(shù)，，它表示表面上無量綱溫度梯度的大小。（5）傅立葉數(shù)，，它表示非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程的無量綱時(shí)間。56、影響強(qiáng)制對流換熱的表面換熱系數(shù)的因素有哪些？答：影響強(qiáng)制對流換熱的表面換熱系數(shù)的因素有流動(dòng)起因、有無相變、流動(dòng)型態(tài)、流體的物性、換熱表面的幾何因素等，用函數(shù)表示為

對于無相變的單相管內(nèi)強(qiáng)制對流，影響強(qiáng)制對流換熱的表面換熱系數(shù)的因素有流動(dòng)起因、有無相變、流動(dòng)型態(tài)、流體的物性、換熱表面的幾何因素等，用函數(shù)表示為57、邊界層理論？什么叫流動(dòng)邊界層和熱邊界層？（1）流場分為主流區(qū)和邊界層區(qū)。只有在邊界層區(qū)才考慮粘性的影響，需用粘性流體的微分方程描述。在主流區(qū)，流體視為理想流體，用貝努利程描述；（2）邊界層內(nèi)厚度δ<<壁面尺寸l，δ=δ

(x)；（3）在邊界層內(nèi)，流動(dòng)狀態(tài)分為層流、過渡流和紊流；紊流邊界層內(nèi)緊貼壁面處仍有極薄層保持層流狀態(tài)，稱為層流底層。58、強(qiáng)制對流和自然對流各有那幾種流態(tài)？判別的準(zhǔn)則各是什么，給出具體的表達(dá)式？59、流體流過一個(gè)管壁被均勻加熱的圓管。假設(shè)管足夠長，流動(dòng)和換熱能夠能發(fā)展到旺盛湍流。試定性畫出流體與圓管換熱的局部對流換熱系數(shù)沿管長的變化曲線，并簡述理由。60、氣體的熱邊界層與流動(dòng)邊界層的相對大小？答：由于，對于氣體來說，所以氣體的熱邊界層的厚度大于流動(dòng)邊界層的厚度。61、對流換熱過程微分方程式與導(dǎo)熱過程的第三類邊界條件表達(dá)式有什么不同之處？答：對流換熱過程微分方程式與導(dǎo)熱過程的第三類邊界條件表達(dá)式都可以用下式表示但是，前者的導(dǎo)熱系數(shù)為流體的導(dǎo)熱系數(shù)，而且表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是未知的；后者的導(dǎo)熱系數(shù)為固體的導(dǎo)熱系數(shù)，而且表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是已知的。62、由對流換微分方程可知，該式中沒有出現(xiàn)流速，有人因此認(rèn)為表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流體速度場無關(guān)。你認(rèn)為對嗎？答：這種說法不正確，因?yàn)樵诿枋隽鲃?dòng)的能量方程中，對流項(xiàng)含有流體速度，要獲得流體的溫度場，必須先獲得流體的速度場，在對流換熱中流動(dòng)與換熱是密不可分的。因此，對流換熱的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與流體速度有關(guān)。63、其它條件相同時(shí)，同一根管子橫向沖刷與縱向沖刷相比，哪個(gè)的表面換熱系數(shù)大？為什么？答：同一根管子橫向沖刷比縱向沖刷相比的表面換熱系數(shù)大。因?yàn)榭v向沖刷時(shí)相當(dāng)于外掠平板的流動(dòng)，熱邊界層較厚，熱阻較大；而橫向沖刷時(shí)熱邊界層較薄且在邊界層由于分離而產(chǎn)生的旋渦，增加了流體擾動(dòng)，因而換熱增強(qiáng)。64、試畫出豎壁大空間自然對流（tw<tf）邊界層內(nèi)速度和溫度分布曲線并簡述特點(diǎn)。utxou,t65、什么是雷諾比擬（寫出表達(dá)式）？它的應(yīng)用條件是什么？答：雷諾比擬：，條件：Pr=1。66、判定兩個(gè)物理現(xiàn)象相似的條件是什么？答：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67、下列三種關(guān)聯(lián)式描述的是那種對流換熱？，，答：描述的是無相變的強(qiáng)迫對流換熱，且自然對流不可忽略；描述的是自然對流可忽略的無相變的強(qiáng)迫對流換熱；描述的是自然對流換熱。68、蒸汽與溫度低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，有哪兩種凝結(jié)方式？產(chǎn)生的原因是什么？69、空氣橫掠垂直管束時(shí)，沿流動(dòng)方向管排數(shù)越多，換熱越強(qiáng)，而蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí)，沿液膜流動(dòng)方向管排數(shù)越多，換熱強(qiáng)度降低，為什么？答：空氣橫掠垂直管束時(shí)，沿流動(dòng)方向管排數(shù)越多，氣流擾動(dòng)越強(qiáng)，換熱越強(qiáng)，而蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí)，沿液膜流動(dòng)方向管排數(shù)越多，凝結(jié)液膜越厚，凝結(jié)換熱熱阻越大，換熱強(qiáng)度降低。70答：橫管和豎壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計(jì)算中，特征尺度橫管采用直徑d，豎壁采用壁長l。在其他條件相同時(shí)，橫管與豎管的對流換熱系數(shù)之比：當(dāng)l/d50時(shí)，，所以冷凝器通常都采用橫管的布置方案為什么冷凝器通常都采用橫管的布置方案？71、豎壁傾斜后其凝結(jié)換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是增加還是減小？為什么？答：豎壁傾斜后，使液膜順壁面流動(dòng)的力不再是重力而是重力的一部分，液膜流動(dòng)變慢，從而熱阻增加，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)減小。另外，根據(jù)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)公式公式中的亦要換成，從而h減小。72、為什么珠狀凝結(jié)表面換熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)表面換熱系數(shù)大？答：膜狀凝結(jié)換熱時(shí),沿整個(gè)壁面形成一層液膜，并且在重力的作用下流動(dòng)，凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。珠狀凝結(jié)換熱時(shí)，凝結(jié)液體不能很好的浸潤壁面，僅在壁面上形成許多小液珠，此時(shí)蒸汽僅與部分壁面表面直接接觸，因此，換熱速率遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)換熱。73、不凝結(jié)氣體對表面凝結(jié)換熱強(qiáng)弱有何影響？答：不凝結(jié)氣體的存在，一方面使凝結(jié)表面附近蒸汽的分壓力降低，從而蒸汽飽和溫度降低，使得傳熱驅(qū)動(dòng)力即溫差減??；另一方面，凝結(jié)蒸汽穿過不凝結(jié)氣體層到達(dá)壁面依靠的是擴(kuò)散，從而增加了阻力。因此，上述兩方面原因?qū)е履Y(jié)換熱時(shí)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低。74、請示出大容器飽和沸騰曲線，并對各區(qū)域的換熱特性進(jìn)行說明。75答：在核態(tài)沸騰階段時(shí)，隨著壁面過熱度（液體溫度與壁面溫度之差t

）的進(jìn)一步增大，壁面上的汽泡不斷生成、長大，隨后引因浮力作用而離開表面，由于氣泡的大量迅速生成和它的劇烈運(yùn)動(dòng)，換熱強(qiáng)度劇增，熱流密度隨t

的提高而急劇增大，直到達(dá)到熱流密度的峰值，此時(shí)的熱流密度稱為臨界熱流密度。當(dāng)t進(jìn)一步增大時(shí)，熱流密度又開始下降。、沸騰換熱的臨界熱流密度的含義是什么？76、為什么用電加熱時(shí)容易發(fā)生電熱管壁被燒毀的現(xiàn)象？而采用蒸汽加熱時(shí)則不會(huì)？答：用電加熱時(shí)，加熱方式屬于表面熱流密度可控制的，而采用蒸汽加熱時(shí)則屬于壁面溫度可控制的情形。由大容器飽和沸騰曲線可知，當(dāng)熱流密度一旦超過臨界熱流密度時(shí)，工況就有可能很快跳至穩(wěn)定的膜態(tài)沸騰，使得表面溫度快速上升，當(dāng)超過壁面的燒毀溫度時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的燒毀；采用蒸汽加熱由于壁面溫度可控制，就容易控制壁面的溫升，避免設(shè)備壁面溫度過度升高，使其溫度始終低于設(shè)備的燒毀溫度。77

xt

O

、如圖所示的墻壁，其導(dǎo)熱系數(shù)為50W/(m·K),厚度為50mm，在穩(wěn)態(tài)情況下的墻壁內(nèi)的一維溫度分布為：t=200-2000x2，式中t的單位為0C，x單位為m。試求：(1)墻壁兩側(cè)表面的熱流密度；(2)墻壁內(nèi)單位體積的內(nèi)熱源生成的熱量。典型題講解(二)計(jì)算題78解：(1)由傅立葉定律：

所以墻壁兩側(cè)的熱流密度：

(2)由導(dǎo)熱微分方程得：79、一根直徑為1mm的銅導(dǎo)線，每米的電阻為。導(dǎo)線外包有厚度為0.5mm，導(dǎo)熱系數(shù)為0.15W/(m·K)的絕緣層。限定絕緣層的最高溫度為650℃，絕緣層的外表面溫度受環(huán)境影響，假設(shè)為400℃。試確定該導(dǎo)線的最大允許電流為多少？80解：以長度為L的導(dǎo)線為例，導(dǎo)線通電后生成的熱量,其中的一部分熱量用于導(dǎo)線的升溫,一部分熱量通過絕熱層的導(dǎo)熱傳到大氣中。根據(jù)能量守恒定律知：

當(dāng)導(dǎo)線達(dá)到最高溫度時(shí)，導(dǎo)線處于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，81、外徑為50mm的蒸汽管道，外表面溫度為400℃，管外包有二層保溫材料，內(nèi)層為厚40mm的礦渣棉（λ=0.15W/(m·℃)），外層為厚45mm的煤灰泡沫磚（λ=0.13W/(m·℃)），外層保溫材料外表面溫度為50℃，試求每米蒸汽管道的散熱量及二層保溫材料交界面處的溫度。82、25℃的熱電偶被置于溫度為250℃的氣流中，設(shè)熱電偶節(jié)點(diǎn)可以近似看成球形，要使其時(shí)間常數(shù)τc=1s，問熱節(jié)點(diǎn)的直徑為多大？忽略熱電偶引線的影響，且熱節(jié)點(diǎn)與氣流間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為h=300W/(m2K)，熱節(jié)點(diǎn)材料的物性參數(shù)為：導(dǎo)熱系數(shù)為20W/(m·K)，，。如果氣流與熱節(jié)點(diǎn)間存在著輻射換熱，且保持熱電偶時(shí)間常數(shù)不變，則對所需熱節(jié)點(diǎn)直徑大小有和影響？83知，要保持不變，可以使增加，即熱節(jié)點(diǎn)的直徑增加。解：故熱電偶直徑：驗(yàn)證畢渥數(shù)Bi是否滿足集總參數(shù)法：(2)若熱節(jié)點(diǎn)與氣流間存在輻射換熱，則總的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h（包括對流和輻射）將增加，由滿足集總參數(shù)法條件。(1)84、質(zhì)量為M、比熱為c、表面面積為A的小型導(dǎo)電體，初溫等于環(huán)境溫度Ta，通電加熱后溫度逐漸升高，最終達(dá)到平衡溫度Tb,

試證：

并說明的意義（，其中h是導(dǎo)電體與環(huán)境的對流換熱系數(shù)）。85解：根據(jù)能量守恒原理，有當(dāng)再次達(dá)到熱平衡時(shí)，導(dǎo)電體溫度為Tb，dT/dτ=0，則則：引入過余溫度則：解之：因?yàn)槎?65-13．（課本）來流溫度為20℃、速度為2.5m/s空氣沿著平板流動(dòng)，在距離前沿點(diǎn)為2m處的局部切應(yīng)力為多大？如果平板溫度為50℃，該處的對流傳熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是多少？利用tf=20℃查物性Re值一樣嗎？87、空氣以10m/s速度外掠0.8m長的平板，,,計(jì)算該平板在臨界雷諾數(shù)