《传热学》试题库

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四、简答题

1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式）

2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）

3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m ·K)，W/(m 2·K)，W/(m 2·K)）

4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。）

5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 （提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等）

6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。

（提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主要是人体与墙面的辐射传热的不同））

四、简答题

1． 试解释材料的导热系数与导温系数之间有什么区别和联系。

（提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数与导热系数成正比关系(a=λ/c ρ)，但导温系数不但与材料的导热系数有关，还与材料的热容量(或储热能力)也有关；从物理意义看，导热系数表征材料导热能力的强弱，导温系数表征材料传播温度变化的能力的大小，两者都是物性参数。）

2． 试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。 （提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋(等截面直肋)，利用等截面直肋计算肋端温度t h 的结果，可得采用温度计套管后造成的测量误差Δt 为Δt =t f -t h =)(0

mH ch t t f -，其中

H h H A hP mH λδλ==，欲使测量误差Δt 下降，可以采用以下几种措施：

(1)降低壁面与流体的温差(t f -t 0)，也就是想办法使肋基温度t 0接近t f ，可以通过对流体 通道的外表面采取保温措施来实现。

(2)增大(mH)值，使分母ch(mH)增大。具体可以用以下手段实现：①增加H ，延长温度计套管的长度；②减小λ，采用导热系数小的材料做温度计套管，如采用不锈钢管，不要用铜管。因为不锈钢的导热系数比铜和碳钢小。②降低δ，减小温度计套管的壁厚，采用薄壁管。④提高h 增强温度计套管与流体之间的热交换。)

3． 试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式；并请说明导热问题常见的三类边界条件。

( 提示：直角坐标系下一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式x

t a t 22??=??τ 第一类边界条件：τ>0,t w =f w (x, τ)

第二类边界条件：τ>0,),(τλx f n t w w

=??? ????- 第三类边界条件：τ>0,()f w w s t t h n t -=???

????-λ 4． 在一根蒸汽管道上需要加装一根测温套管，有三种材料可选：铜、铝、不锈钢。问选

用哪种材料所引起的测温误差最小，为什么?为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应注意哪些问题?

（提示：与简答题2的第(2)点类似，套管材料应选用不锈钢，因给出的三种材料中，不锈钢的导热系数最小）

5． 什么是接触热阻?减少固体壁面之间的接触热阻有哪些方法?

（提示：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热阻，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降(温度不连续)。接触热阻主要与表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及周围介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑减少接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箔或铝箔等以减少接触热阻。）

6. 管外包两种不同导热系数材料以减少热损失，若21λλ>，试问如何布置合理？

7. 某一维导热平板，平板两侧表面温度分别为1T 和2T ，厚度为δ。在这个温度范围内导热

系数与温度的关系为T βλ/1=，求平板内的温度分布？

8.

有人认为，傅里叶定律并不显含时间，因此不能用来计算非稳态导热的热量。你认为对吗？ 9. 导热是由于微观粒子的扩散作用形成的。迄今为止，描述物质内部导热机理的物理模

型有哪些？用它们可以分别描述哪些物质内部的导热过程？

10. 用稳定法平板导热仪对某厂提供的保温试材的导热系数进行测定，试验时从低温开始，

依次在6个不同温度下测得6个导热系数值。这些数据表明该材料的导热系数随温度升高而下降，这一规律与绝热保温材料的导热机理不符，经检查未发现实验装置有问题，试分析问题可能出在哪里？

11. 在超低温工程中要使用导热系数很低的超级保温材料。如果要你去研制一种这样的新

保温材料，试从导热机理出发设计一种超级保温材料，列出你为降低导热系数采取了哪些措施？并解释其物理原因？

12. 试对比分析在气体中由分子热运动产生的热量迁移与在金属中自由电子热运动产生的

能量迁移这两个物理模型的共同点和差异之处。

13. 在任意直角坐标系下，对于以下两种关于第三类边界条件的表达形式，你认为哪个对，

哪个不对，或者无法判别？陈述你的判断和理由。

)(00==-=??-x f x T T h x T λ )(00

f x x T T h x T -=??-==λ 14. 一维常物性稳态导热中，温度分布与导热系数无关的条件有哪些？

15. 发生在一个短圆柱中的导热问题，在哪些情况下可以按一维导热问题来处理？

16. 扩展表面中的导热问题可以按一维处理的条件什么？有人认为，只要扩展表面细长，

就可以按一维问题处理，你同意这种观点吗？

17. 某材料导热系数与温度的关系为)1(20bT +=λλ，式中b ,0λ为常数，若用这种材料制成

平板，试求其单位面积的热阻表达式。

18. 对于如图所示的两种水平夹层，试分析冷、热表面间热量交换的方式有何不同？如果

要通过实验来测定夹层中流体的导热系数，应采用哪一种布置？

热面 冷面

(a) 夹层冷面在下 (b) 夹层热面在下

19. 在测量金属导热系数的实验中，为什么通常把试件制作成细而长的棒？

20. 高温下气体导热系数的测定有何困难？在实际中能否用常温下的数据来替代？

21. 肋化系数，肋效率和肋壁效率是如何定义的？在选用和设计肋片时它们有何用途？

22. 有两根材料不同，厚度均为2δ的等截面直肋A 和B ，处于相同的换热环境中，肋基

温度均为0T ，肋端绝热，它们的表面均被温度为f T 、对流换热系数h 为常数的流体所冷却，且h 1<<λδ。现测得材料A 和B 内的温度分布如图所示，试分析材料A 和B 导热系数的大小。

T T

T 0 T 0

B

A

T f T f

x x

23. 为测量管道内流体的温度，可采用温度计套管。实用中常常布置成如图所示的斜插形

式，试从传热学的角度解释其合理性。

24. 覆盖热绝缘层是否在任何情况下都能减少热损失？保温层是否越厚越好？

25. 对室内冷冻管道和热力管道的保温层设计有何不同？

26. 在管道内部贴上一层保温材料，是否存在某一临界绝热直径？为什么？

27. 非稳态导热的正规状况阶段或充分发展阶段在物理过程及数学处理上有什么特点？

28. 有人认为，当非稳态导热过程经历时间很长时，采用诺模图计算所得到的结果是错误

的。理由是：这个图表明，物体中各点的过余温度与中心截面过余温度的比值仅与几何位置和毕渥数Bi 有关，而与时间无关。但当时间趋于无限大时，物体中各点的温度应趋于流体温度，所以两者是有矛盾的。你如何看待这一问题？

29. 有人这样分析：在一维无限大平板中心温度的诺模图中，当λ越小时，)/(δλh 越小，此

时其他参数不变时，i c θθ/越小，即表明c θ越小，平板中心温度就越接近于流体温度。这说明物体被流体加热时，其λ越小（P C ρ一定）反而温升越快，与事实不符。请指出上述分析错误在什么地方？

30. 试分析当Fo <0.2时，能否用诺模图求解有关的非稳态导热问题？

五、 计算题

1． 某炉墙由耐火砖和红砖组成，厚度分别为200mm 和80mm ，导热系数分别为0.8W

(m ·K)和0.5W ／(m ·K)，内层为耐火砖，炉墙内外侧壁面温度分别为600℃和50℃，试计算：

1) 该炉墙单位面积的热损失；

2) 耐火砖与红砖之间的温差。假设红砖与耐火砖接触紧密。

3) 若以导热系数为0．1lW ／(m ·K)的保温板代替红砖，其他条件不变，若要炉墙单

位面积热损失不高于800W ／m 2，保温板的厚度最少要多厚?

（提示：这是一个一维稳态通过双层平壁的导热问题。答案：q ＝1341．5W ／m 2；t wm =264．6℃，δ＞0．048m 。）

2． 外径为250mm 的钢管，若在其外表面包以6.5mm 石棉(λ1＝0.166W ／(m ·K))，再在

其外包以25mm 的玻璃纤维(λ2＝0.043W ／(m ·K))，玻璃纤维外表面温度为38℃，钢管温度为315℃，求单位长度钢管的热损失和两保温层界面的温度。

(提示：这是一个一维通过双层圆筒壁的导热问题。 答案：q l =399．8W ／m ，t wm =295．6℃。由于钢管的管径比较大，保温层厚度相对较薄，可忽略管径曲率的影响，若用平壁公式计算，则答案为q l ＝394．8W ／m ，t wm =297．5℃，热流密度的误差为-1．25％，壁温的误差为+0．0064％，由此可见，用平壁公式计算圆筒壁的导热问题，要求管径足够大或d 外／d 内＜2。当然，在一般的工程计算中，该误差是可以接受的。

3． 有一厚为25mm 的平面红砖墙，导热系数为0.5 W ／(m.K)，在其外表面上覆盖了一层

导热系数为0.2W ／(m ·K)、厚为3mm 的抹面材料，为使墙面的散热损失小于200W ／m 2，在砖墙内侧再加一层导热系数为0.l W ／(m ·K)的保温材料，墙体与环境接触的两个表面温度分别为25℃和-10℃.问：

1) 内层所加保温材料应为多厚才能达到要求?

2) 若将外表面的抹面材料厚度从3mm 增加到5mm ，其他条件不变，则单位面积散热

量为多少?

3) 若墙体总面积为1500m 2，通过墙面将损失多少热量?

(提示：这是一个一维稳态通过三层平壁的导热问题。 答案：δ＞0．011m ，q ＝189．2W/m 2；φ＝283．8kW 。)

4． 某热力管道的外径(直径)为100mm ，壁温为350℃，在管道外包有一层50mm 厚、导热

系数为0.05 W ／(m ·K)的微孔硅酸钙制品作为保温材料，现测得保温材料的外表面温度为70℃，问1000m 长的管道每小时的热损失是多少?若折合成标煤(发热量7000kcal ／kg)，每年将损失多少标煤?

(提示：这是一个一维稳态通过单层圆筒壁的导热问题。 答案：φ＝4．57×105kJ ／h ，热损失折合标煤136．6吨／年。)

5． 外径(直径)为100mm 、壁温为350℃的某热力管道，为了降低其散热损失，需要重新进

行保温设计，设计要求保温层外表面温度不超过50℃，散热量按标煤(发热量7000kcal ／kg)计算，每公里长管道热损失不超过每年100吨标煤的发热量，保温材料采用导热系数为0.048W ／(m ·K)的微孔硅酸钙制品，问需要保温层的厚度是多少?

(提示：这是一个一维稳态通过单层圆筒壁的导热问题。答案：保温层厚度至少82．4mm。6．对于某一大平壁，有三种保温方案可以选择：①采用三层材料保温：50mm厚的膨胀珍珠岩，导热系数为0.08 W／(m·K)，20mm厚的粉煤灰砖，导热系数0.22 W／(m.K)，5mm厚的水泥，导热系数为0.8W／(m·K)；②采用两层材料保温：60mm厚的矿渣棉，导热系数为0.06W／(m·K)，15mm厚的混凝土板，导热系数为0.79 W／(m.K)；③三层材料保温：25mm的轻质耐火砖，导热系数为0.3 W／(m.K)，30mm厚的玻璃棉毡，导热系数0.04W／(m.K)，20mm厚的红砖，导热系数为0.49 W／(m.K)。问单纯从减少热损失的角度分析，采用哪种方案最好?

(提示：这是一个计算多层平壁导热热阻的问题，导热热阻越大，其热损失越小。

答案：这三种方案中，采用第二种方案的散热损失最少。)

7．一外径为25mm的碳钢管外装有高为12.5mm、厚1mm的等厚度环肋(碳钢制，导热系数取45 W／(m·K))，肋片间距为5mm，肋片与管外流体的对流传热系数为55W／(m2.K)，问：

1)环肋的肋效率为多少?

2)若管长为1m，相当于整根管子肋侧传热面积，其总面积肋效率又为多少?

3)加肋前后传热面积增大了几倍?

(提示：这是一个计算等厚度环肋的肋效率的问题，可通过查肋效率图得到肋片效率，再计算相对于总换热面积的总面积肋效率(等于肋片换热面积乘肋片效率加上肋基光壁面积，除以管子的总换热面积)。

答案：(1)ηf＝76％，(2)η0＝78．2％；(3)加肋前后换热面积增大了8．7倍。) 8．已知外径为25mm的碳钢管外装有高为12.5mm、厚1mm、肋效率为76%的等厚度环肋，肋片间距为5mm，肋片与管外流体的对流传热系数为55W/(m2.℃)，管壁温度为150℃，管外流体温度为300℃，问：

1)每米长管子的传热量为多少?

2)与光管相比传热量增大了几倍?

(提示：这是一个计算等厚度环肋肋管总换热量的问题，可以将肋片换热量与肋基光壁的换热量分别计算相加得到总换热量，也可通过计算总面积肋效率后得到总换热量，这两种方法的结果是一样的，后者常用于计算通过肋壁的传热中。

答案：(1)4．405kW／m；(2)换热量与末加肋前相比增大了6．8倍。)

9.外直径为50mm的蒸汽管道外表面温度为400℃，其外包裹有厚度为40 mm，导热系数

为0.11W/(mK)的矿渣棉，矿渣棉外又包有厚为45mm的煤灰泡沫砖，其导热系数与砖层平均温度的关系为：T

λ。煤灰泡沫砖外表面温度为50℃，已知煤灰泡

=

.0+

099

.0

0002

沫砖最高耐温为300℃，试检查煤灰泡沫砖的温度有无超过最高温度？并求单位管长的热损失。

10.输电的导线可以看作为有内热源的无限长圆柱体。假设圆柱体壁面有均匀恒定的温度

T，内热源V q和导热系数为常数，圆柱体半径为0r。试求在稳态条件下圆柱体内的温W

度分布。

11.一根圆截面的不锈钢肋片，导热系数λ=20W/(mK)，直径d为20mm，长度l为100 mm，

肋基温度为300℃，周围流体温度为50℃，对流换热系数为)

m

h=，肋尖端面是

W

102K

/(

绝热的。试求：①肋片的传热量，②肋端温度，③不用肋片时肋基壁面的传热量，④用导热系数为无限大的假想肋片代替不锈钢肋片时的传热量。

12.喷气涡轮发动机最后几个透平级中之一的一个静止叶片，叶片高75mm，横截面积A为

160mm2，周长P为50mm。除叶片的底表面，即叶片和透平连接的叶片根部外，叶片整个表面上流过540℃的气体。气体和叶片表面之间的平均对流换热系数约为460W/m2K，

叶片材料的导热系数为170W/mK 。假设允许作准一维分析，要使叶片端部温度不超过480℃，试计算叶片根部必须保持的温度。

13. 外径40mm 的管道，壁温为120℃，外装纵肋12片，肋厚0.8mm ，高20mm ，肋的导热

系数为95W/mK ，周围介质温度为20℃，对流换热系数为20W/m 2K ，求每米管长散热量。

14. 如图所示是平板式太阳能热水器的一种简单的吸热板结构，吸热板面向太阳的一面涂有

一层对太阳辐射吸收率很高的材料，吸热板的背面设置了一组平行的管子，其内通以冷却水以吸收太阳辐射，管子之间则充满绝热材料。吸热板的正面在接受太阳辐射的同时受到环境的冷却。设净吸收的太阳辐射为r q ，表面对流换热系数为h ，空气温度为∞T ，管子与吸热板结合处的温度为0T ，试写出确定吸热板中温度分布的数学描写并求解之。 分析：(1) 简化，两根管子的温度一致，取s/2吸热平板作为研究对象

(2) 吸热板背面绝热，相当于对称面

(3) 建立数学模型 022=+λv

q dx T

d

)()(h

q T T A hP Adx Pdx q dx T T hP dV dQ q r r v ---=+-==∞∞

15. 在模拟涡轮叶片前缘冲击冷却试验中，用温度为20℃的冷空气冲击300℃的铝制模

型试件。试件几何尺寸如图所示：冲击表面积为23106m -?，

体积为35103m -?，冷吹风1分钟后，试件温度为60℃，试

问对流换热系数为多少? 已知铝的导热系数

λ=200W/(mK)；

比热容c =0.9KJ/(KgK)；密度ρ=2700Kg/m 3。

16. 有一电烙铁通电之后，加在电阻丝上的功率为0Q ，一方面使烙铁头的内能增加，另

一方面通过烙铁头表面向外对流换热。如果烙铁头可看成是一个集总热容体，其物性参数为已知，环境温度及对流换热系数为常数，试分析烙铁头的温度随时间变化的函数关系。

17. 直径12cm 的铁球（λ=52W /(mK )；s m a /107.125-?=）在对流换热系数)

/(752K m W h =的油池内冷却42分钟，若对直径为30cm 的不锈钢球（λ=14W /(mK )；s m a /109.326-?=）实现相似冷却过程需多少时间？对流换热系数为多少?

18. 一台输出功率为750W 用于水中工作的电阻加热器，总的暴露面积为0.1m2，在水

中的表面对流换热系数为)/(2002K m W h =，水温为37℃。试确定(1)在设计工况下加热器的表面温度；(2)如果放置在37℃的空气中，表面对流换热系数变为T 0 T 0 s /2 r q ∞T h ,δ

s 0T 2δ 吸热板示意图 冲击管

)/(82K m W h =，此时的稳态表面温度如何变化。

解： 取整个加热器作为控制体，由于处于稳定状态，故控制体内储存能量的变化为零。

i. )(7500f W T T hA -=+

(1) 78.63=W T ℃

(2) 35.919=W T ℃

讨论 本例题得到的是一个代数方程式。运用控制体的概念来进行数学建模在以后的学习中可以进一步领会。

19. 一根外径为0.3m ，壁厚为3mm ，长为10m 的圆管，入口温度为80℃的水以0.1m/s

的平均速度在管内流动，管道外部横向流过温度为20℃的空气，实验测得管道外壁面的平均温度为75℃，水的出口温度为78℃。已知水的定压比热为4187J/(kgK)，密度为980kg/m 3，试确定空气与管道之间的对流换热系数。

解： 根据热量传递过程中能量守恒的定理，管内水的散热量必然等于管道外壁与空气之间的对流换热量

管内水的散热量为

)(out in P c T T c uA Q -=ρ

式中c A 为管道流通截面积，222020679.0)003.023.0(4)2(44m d d A i c =?-=-==

πδππ a)

W Q 27.55722)7880(41870679.01.0980=-????= (2) 管道外壁与空气之间的对流换热量为

b) )(1.518)2075(103.0)()(0W h h T T l d T T hA Q f W f W =-???=-=-=ππ (3) 管内水的散热量等于管道外壁与空气之间的对流换热量

a)

27.557221.518=h b) )/(55.1072K m W h =

20. 10cm 厚的平板两侧面分别保持为100℃和0℃，导热系数按照)1(0bT +=λλ关系随温

度变化。在T=0℃时，λ=50W/(mK)，T=100℃时，λ=100W/(mK)，求热流密度和温度分布。

解： 由题意知，1T =0℃时，1λ=50W/(mK)； 2T =100℃时，2λ=50W/(mK)

可以解出，=0λ50 W/(mK)，=b 0.01/℃

由导热微分方程 0=??

? ??dx dT dx d λ 积分两次， 1C dx dT =λ

， 即 10)1(C dx dT bT =+λ T 20

1221

C x C bT T +=+λ 1T 引用边界条件可确定，1C =-75000，2C =150 2T

最终解得，21/75000m W C dx dT q =-=-=λ

01

.03041x T -±-=

，只有取“+”才符合题意。 0 δ x 讨论 上述温度分布结果定性示于图 。可见当导热系数不为常数时，平壁内的温度不再呈线性分布。读者可思考一下，如果b <0时，物体内温度分布将呈怎样的定性分布趋势。

21. A ，B 两种材料组成的复合平壁，材料A 产生热量36/105.1m W q V ?=，A λ=75W/(mK)，

mm A 50=δ；材料B 不发热，B λ=150W/(mK)，cm B 20=δ。材料A 的外表面绝热，材料B 的外表面用温度为30℃的水冷却，对流换热系数)/(10002K m W h =。试求稳态下A 、B 复合壁内的温度分布，绝热面的温度，冷却面温度，A 、B 材料的界面温度。

解： 在稳态工况下，A 材料所发生的热量必须全部散失到流过B 材料表面的冷却水中，而且从

A 、

B 材料的界面到冷却水所传递的热流量均相同，故可定性地画出复合壁内的温度分布及从界面到冷却水的热阻图。图中1R 为导热热阻，2R 为表面对流换热热阻。

根据热平衡，材料A 产生的热量为A q Q A V δ=，则A T

传入B 的热流密度q 0T

=q A V q δ A

由牛顿冷却定律，可确定冷却面的温度=q )(2f T T h - 1T B

1051000

05.0105.13062=??+=+=h q T T V V f δ℃ 2T 对B 材料由傅里叶定律，可确定A 、B 材料的界面温度 A δ B δ f T x

B B

T T q δλ21-= 0 115150

02.005.0105.1105621=???+=+=B B A V q T T λδδ℃ 复合平壁示意图 对材料A ，绝热面正好相当于对称发热平板的正中面0)(0==x dx dT 。此处温度值最高，

14011575

205.0105.122

6120=+???=+=T q T A A V λδ℃ 讨论：热阻分析是从A 、B 材料界面开始的，而不是从A 材料外壁面开始。这是因为A 材料有内热源，不同x 处截面的热流量不相等，因而不能应用热阻的概念来作定量分析。

22. 有一外直径为60mm 、壁厚为3mm 的蒸汽管道，管壁导热系数1λ=54W/(mK)；管

道外壁上包有厚50mm 的石棉绳保温层，导热系数2λ=0.15W/(mK)；管内蒸汽温度

1f T =150℃，对流换热系数)/(12021K m W h =；管外空气温度2f T =20℃，对流换热系数

)/(1022K m W h =。试求：①通过单位管长的壁的导热热流量l

q ；②金属管道内、外侧表面的温度1W T 和2W T ；③若忽略不计金属管壁导热热阻，l q 将发生多大变化?

解： 蒸汽管道的长度比其外径尺寸大得多，可视作无限长圆筒壁。而1f T 、2f T 、1h 和2h

① 通过单位长度管壁的导热热流量等于此传热过程的传热热流量

传热过程的热阻组成为：

内表面对流换热热阻 0491.012010)330(21213111=??-?==

-ππh r R 金属管壁导热热阻 41212103736.52730ln 5421ln 21-?=??? ???=???? ??=

ππλr r R 保温材料导热热阻 0407.13080ln 15.021ln 212323=??? ???=???? ??=

ππλr r R 外表面对流换热热阻 1989.010108021213234=???==

-ππh r R 8.1002893

.1201502

1=-=∑-=i f f l R T T q [W/m] ② 金属管道内、外侧表面的温度1W T 和2W T 由传热过程环节分析可得

1450491.08.100150111=?-=-=R q T T l f W [℃]

99.144)103736.50491.0(8.100150)(42112=?+?-=+-=-R R q T T l f W [℃]

③ 如果不计金属管壁的导热热阻，则

87.1002887

.1201502

1=-=∑-=i f f l R T T q [W/m] 与不忽略金属管壁热阻时比较热流量l q 变化甚微，不足0.07%.

讨论 在传热过程的各个环节中，影响热量传递的因素主要体现在热阻大的环节上。在稳

定的传热条件下，传热环节的热阻小意味着热量传递所需的动力小。特别是当这一环节热阻可

忽略不计时，引起热量传递的温度差也将趋于零。

23. 耐温塞子的直径随x 变化，ax D =(a 为常数)，在1x 的小头处温度为1T ，在2x 的大

头处温度为2T ，材料导热系数为λ。假设侧表面是理想绝热的，试求塞子内的温度分布，及通过塞子的热流量。

解：稳定导热时，通过不同截面的热流量是相同的，但热流密度不相同。

此题导热截面积有限，且沿热流矢量方向是变化的，故不能使用面积为无限大的一维平壁导热方程：022=dx T d 进行计算。

利用傅里叶定律： dx dT x A Q )(λ-==dx

dT x a 422λπ- 分离变量并积分， ??-=x x T T dT dx x a Q

112214λπ 得到 ???

? ??--=x x a Q T T 114121λπ 2x 1x

由2x x =时，2T T =可以确定热流量为 )11(4)

(21212x x T T a Q --=λπ x

解得温度分布为 )(1111212111T T x x x x T T -???

? ??--+=

讨论 利用傅里叶定律积分求解变截面一维导热问题。

24. 【例题6】在用稳态平板法测定非金属材料导热系数的仪器中，试材做成圆形平板，

放在冷、热两表面之间。已知主电炉的直径d=120mm ，仪器冷、热两表面温度分别由热电偶测得为T 1=180℃, T 2=30℃,主电炉产生的热流量为60W 。由于安装不好，试件和冷、热表面间均存在?=0.1mm 的空气缝隙。试确定空气缝隙给测定导热系数带来的误差（假设通过空气缝隙的辐射换热可以忽略不计）。

i. ④ ③ ① ② ⑤ ⑦ ⑥ (1) 主电炉 (4) 底面辅助电炉

(2) 试材 (5) 侧面辅助电炉 (3) 冷却器 (6) (7) 保温层

1. 图2-10稳态平板法测定导热系数装置示意图

讨论：

为了保证主电炉产生的热量垂直穿过平板试件，分别调整侧辅助电炉和底辅助电炉的功率以保

证T 3= T 1，T 4= T 5。

为了使热面和冷面上所测温度T 1和T 2尽可能精确地反应试材热面和冷面的温度，必须尽量设法

T 1 T 3 T 4 T 5 T 2

减小热、冷面与试材表面的接触热阻。

所测试件在放入之前必须经过仔细地烘干，尤其对于保温材料。

28. 用热电偶测量管道内的气流温度。已知热接点温度j T =650℃，热电偶套管根部温度

0T =500℃，

套管长度l =100 mm ，壁厚δ=1mm ，外直径d =10mm ，导热系数λ=25W/(mK)，气流与套管之间的对流换热系数)/(502K m W h =。试求：①热电偶温度与气流真实温度之间的误差；②分析在下列条件改变下测量误差的大小。（a 、改变套管长度l =150 mm ； b 、改变套管壁厚δ=0.5mm ； c 、更换套管材料λ=16W/(mK)；d 、若气流与套管之间的对流换热系数)/(1002K m W h =； e 、若在安装套管的壁面处包以热绝缘层，以减小热量的导出，此时套管根部温度0T =600℃。

解 在进行分析时，注意以下几点工程分析中的近似处理，以及肋片的概念。

由于热电偶的节点与套管顶部直接接触，可以认为热电偶测得的温度就是套管顶端的壁面温度；(2) 热电偶套管可以看成是截面积为δπd 的等截面直肋。(3) 肋片的周长取与流体接触部分的长度；(4) 所谓测温误差，就是套管顶端的过余温度。

热电偶温度与气流真实温度之间的误差

当把热电偶接点处视为绝热时，由

7.44001.02550=?===

δλππλd d h A hP m )(10

ml ch l θθ= 或 )(1)(0ml ch T T T T f f j -=- 得 6541

)1.07.44(500)1.07.44(6501)()(0

=-?-??=--=ch ch ml ch T ml ch T T j f ℃ 故热电偶的测温误差为4℃。

② 分析在下列条件改变下测量误差的大小

改变套管长度l =150 mm

7.615.07.44=?=ml ，38.0)(1)

500654(=-=ml ch l θ℃ 改变套管壁厚δ=0.5mm

323.61.00005.02550=??==l h

ml λδ，5.0)(1)500654(=-=ml ch l θ℃ c . 更换套管材料λ=16W/(mK) 59.51.0001

.01650=??==l h ml λδ，14.1)(1)500654(=-=ml ch l θ℃ d . 若气流与套管之间的对流换热系数)/(1002K m W h =

323.61.0001

.016100=??==l h

ml λδ，5.0)(1)500654(=-=ml ch l θ℃ e . 若套管根部温度j T =600℃

47.41.07.44=?=ml ，2.1)

(1)600654(=-=ml ch l θ℃ 讨论：从以上分析发现，要减小测温误差，可以采取以下措施：①尽量增加套管高度和减小壁厚；②选用导热系数低的材料作套管；③强化套管与流体间的对流换热系数；④在安装套管的壁面处包以热绝缘层，增加套管根部的温度。

如何减小测温误差，也可以从测温计套管的一维导热物理过程进行分析：管内高温流体通过一个对流l T 0 T j T f 热电偶测温示意图 T ∞

换热热阻将热量传给套管顶部；然后通过套管（肋片）传至根部；再通过一个对流换热热阻将热量传给外界流体。显然，要减小测温误差，应使j T 接近于f T ，即应尽量减小R 1而增大R 2及R 3。

29. 围在外径为80mm 铜管上的一铝质环肋，厚5mm ，肋外缘直径为160mm ，导热系数为200W/(mK)，周围流体温度为70℃，对流换热系数为)/(602K m W 。求肋片的传热量。 解 本题可利用肋片效率进行计算。先计算有关参数 考虑肋端传热作用的肋片修正长度，m r r l l 0425.010)254080(2)(2312=?+-=+-=+='-δδ

纵剖面积， 20002125.0005.00425.0m l A L =?='=δ

329.00425.00002125

.0200605.123=??='l A h L λ 0625.221

212=+='r r r r δ 查图得， 89.0=f η

故传热量为：

W T T r r h Q Q f f f 314)70250()04.00825.0(14.36089.02))((22202122

max =-?-????=--'==πηη 27. 以等截面直肋为例，试用热阻的概念简要说明采用肋化表面是否都可以得到强化传热的

效果？如果答案是否定的，则对敷设矩形剖面的直肋推导一个定量的判据？

解： 假设不管是否敷设肋片，肋片基部表面温度为w T ，基部表面和流体之间的对流换热系数与肋片和流体之间的对流换热系数值相同。

不敷肋片而高为δ的基部表面，这部分和流体之间的换热量为

)/(1)(δδh T T T T h Q f

w f w nf -=-=

如有肋片敷在基部表面上，则热量从处于w T 的表面导入肋片，并克服肋片的导热内热阻，在到达肋片和流体的界面后，再通过表面对流换热热阻散入流体。

裸露表面 敷设肋片

令肋片导热的平均内热阻为w R ，wn T 为肋片表面的平均温度。

在有或没有肋片时的等效热阻分别为

δ

h R a 1= w b R L h R ++=)2(1δ 在有或没有肋片时的散热量分别取决于所表示的等效热阻的相对大小。虽然有肋时的对流换热

热阻远小于无肋时的对流换热热阻，但是如果肋片的平均导热内热阻w R 足够大而可能使

δ

T W L 流体T f , h T W T f T wm

T f

T W T j T f T ∞ R 1 R 2 R 3

T 0

a b R R >，这样导致肋片产生绝热效应而不是增大散热量的有利作用。例如，敷设由石棉构成的

相当厚的肋片就有这样的作用，因石棉的导热系数很小而使w R 足够大。

有肋片时的散热量为

)(1)(1)()(1)()(mL th m h mL th h m T T h mL th m h mL th m h T T m Q f w f w f λ

λδλλδλ+++-=++-= 式中，nf f w Q T T h =-)(δ，为未加肋片的基部表面散热量。 由Bi

h h h h h m 1)2/(22====δλδλλλδλ 得到

)(1)(11mL th Bi mL th Bi Q Q nf f

+++= 当1)(1)(1

1>+++

=mL th Bi mL th Bi Q Q nf f

时，敷设肋片将起到增加传热的有利作用。解不等式，得到 1

讨论：在有肋片的设计中，当全部因素都加以考虑时，一般只有在下列条件下肋片的应用才是合理的。

25.0≤Bi

28. 【例题10】一无限大平板，热扩散系数s m a /108.126-?=，厚度为25mm ，具有均匀

初始温度150℃。若突然把表面温度降到30℃，试计算1分钟后平板中间的温度（假设物体表面对流换热热阻与物体内的导热热阻相比可以忽略，即Bi >>1）。

解： 本问题的完整数学描写如下：

T

221x

T T a ??=??τ i T 引入过余温度f T T -=θ，上式变为

2

21x a ??=??θτθ f T 2δ f T 初始条件和边界条件： Bi >>1的情形 0=τ时，在0<δ2≤x 内 i f i T T θθ=-=

τ>0时，在0=x 处 0=θ

τ>0时，在δ2=x 处 0=θ

运用分离变量法，可得到最终的级数解为

∑∞=-=--=1)2(2sin 142n a n f i f i x n e n T T T T δ

ππθθτδπ 5,3,1=n 对于本例题，将以下数据

s m a /108.126-?=， m 025.02=δ， s 60=τ

150=i T ℃， 30==w f T T ℃， m x 0125.0==δ

代入上式，若只取前面非零的四项(7,5,3,1=n )计算，得

2314.0)1021.51015.61022.718177.0(437208=?-?+?-=-----πf i f

T T T T

由此求得在1分钟后，平板中间温度为

8.5730)30150(2314.0)(2314.0=+-=+-=f f i T T T T ℃

讨论：一般以Fo >0.2为界，判断非稳态导热过程进入正规状况阶段。此时无穷级数的解可以用第一项来近似地代替，所得的物体中心温度与采用完整级数计算得到的值的差别基本能控制在1%以内。本例题中Fo =0.69，可以看出，级数的第一项较后几项高出多个数量级。

29. 两一块厚度均为30 mm 的无限大平板，初始温度为20℃，分别用铜和钢制成。平

板两侧表面的温度突然上升到60℃，试计算使两板中心温度均上升到56℃时两板所需的时间比。铜和钢的热扩散系数分别为s m /1010326-?和s m /109.1226-?。

解: 一维非稳态无限大平板的温度分布有如如下函数形式

),,(δ

θθx Fo Bi f i = 两块不同材料的无限大平板，均处于第一类边界条件（∞→Bi ）。由题意，两种材料达到同样工况时，Bi 数和x/δ相同，要使温度分布相同，则只需Fo 数相等。

钢铜)()(Fo Fo =

125.0//==铜钢钢铜a a ττ

30. 测量气流温度的热电偶，其结点可视为球体，结点与气流之间的对流换热系数

)/(4002K m W h =，结点的热物性：λ=20W /(mK )；比热容c =400J /(kgK )；密度

ρ=8500kg /m 3，试求：

1.时间常数为1秒的热电偶结点直径为多大?

2. 把热电偶从25℃的环境放入200℃的气流中要多长时间才能到达199℃?

解: 首先计算结点直径，并检查Bi 数值。 对球形结点 2d A π=，63d

V π= 由 6d h c hA cV c ρρτ==

得 mm c h d c 71.01006.7400

85001400664=?=???==-ρτ 验证 1.01053.2206/1006.7400)3(44≤?=??===--λλr h hl

Bi 表明把热电偶结点当成集总热容体在这里是合适的。

达到199℃时所需的时间，可由下式计算

s hA cV

i 2.520019920025ln 64004001006.78500ln 4=--????==-θθρτ 讨论：由此式可见，热电偶结点直径d 和热容量c ρ越小，被测气流的对流换热系数h 越大，则温度响应越快。

四、 简答题

1． 影响强迫对流传热的流体物性有哪些?它们分别对对流传热系数有什么影响?

（提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响情况可以通过分析强迫对流传热实验关联

式，将各无量纲量展开整理后加以表述。）

2．试举几个强化管内强迫对流传热的方法(至少五个)。

（提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增强扰动、采用人口效应和弯管效应等措施来提出一些强化手段，如增大流速、采用机械搅拌等。）

3．试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。

（提示：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与顺排的优缺点主要可以从换热强度和流动阻力两方面加以阐述：(1)管束叉排使流体在弯曲的通道中流动，流体扰动剧烈，对流换热系数较大，同时流动阻力也较大；(2)顺排管束中流体在较为平直的通道中流动，扰动较弱，对流换热系数小于叉排管束，其流阻也较小；(3)顺排管束由于通道平直比叉排管束容易清洗。）

4．为什么横向冲刷管束与流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热系数大?

（提示：从边界层理论的角度加以阐述：纵向冲刷容易形成较厚的边界层，其层流层较厚且不易破坏。有三个因素造成横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大：①弯曲的表面引起复杂的流动，边界层较薄且不易稳定；②管径小，流体到第二个管子时易造成强烈扰动；②流体直接冲击换热表面。）

5．为什么电厂凝汽器中，水蒸气与管壁之间的传热可以不考虑辐射传热?

（提示：可以从以下3个方面加以阐述：(1)在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝结，凝结换热系数约为4500—18000W／(m2．K)，对流换热量很大；(2)水蒸气与壁面之间的温差较小，因而辐射换热量较小；(3)与对流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽略不计。）6．用准则方程式计算管内湍流对流传热系数时，对短管为什么要进行修正?

（提示：从热边界层厚度方面加以阐述：(1)在入口段，边界层的形成过程一般由薄变厚；

(2)边界层的变化引起换热系数由大到小变化，考虑到流型的变化，局部长度上可有波动，但总体上在入口段的换热较强（管长修正系数大于1）；(3)当l／d＞50(或60)时，短管的上述影响可忽略不计，当l／d＜50(或60)时，则必须考虑入口段的影响。

7．层流时的对流传热系数是否总是小于湍流时的对流传热系数?为什么?

（提示：该问题同样可以从入口效应角度加以阐述。在入口段边界层厚度从零开始增厚，若采用短管，尽管处于层流工况，由于边界层较薄，对流换热系数可以大于紊流状况。）8．什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腾危机?

（提示：用大容器饱和沸腾曲线解释之。以大容器饱和沸腾为例，(1)沸腾过程中，随着壁面过热度Δt的增大，存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段，临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾转变过程中所对应的最大热流密度；(2)当加热热流大于临界热流密度时，沸腾工况向膜态沸腾过渡，加热面上有汽泡汇集形成汽膜，将壁面与液体隔开，由于汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数迅速下降，传热恶化；(3)汽膜的存在使壁温急剧升高，若为控制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热流密度，沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腾，壁温飞升到1000℃以上(水)，使设备烧毁。）9．试述不凝性气体影响膜状凝结传热的原因。

（提示：少量不凝性气体的存在就将使凝结换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸汽饱和温度下降两方面加以阐述。(1)含有不凝性气体的蒸汽凝结时在液膜表面会逐渐积聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝结必须穿过气层，使换热热阻大大增加；(2)随着蒸汽的凝结，液膜表面气体分压力增大，使凝结蒸汽的分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度降低，减少了有效冷凝温差，削弱了凝结换热。）

五、计算题

1．平均温度为40℃的机油，以0.7m/s的流速流经一壁温为80℃、内径为0.025m、

长度1.5m的圆管。求油的对流传热系数和机油得到的加热量。

（提示：这是一个油在圆管内进行强制对流换热的问题。

答案：h c＝88．9W／(m2．K)，Φ＝418．9W。）

2．温度为30℃的风以5m／s的速度吹过一太阳能集热器表面，该表面可看作为正方形平面，一条边与来流方向垂直，表面尺寸为2．0×2．0m2，问当表面温度达到60℃时被风带走的热量为多少?

已知：平均对流传热系数计算式：Nu=0.664Re1/2Pr1/3，(当Re<5×105)，Nu＝

0.037Re4/5Pr1/3(当Re>5×l05)，特征尺寸为流体经过的板长(顺着来流方向的长度)，

定性温度为t m＝(t∞+t w)／2。

(提示：这是一个流体通过平面的对流换热问题，可以通过计算雷诺数Re来判断用上述哪一个公式计算。得到努谢尔特数Nu后可得到流过平板的对流换热系数，再根据牛顿冷却公式得到换热量。

答案：选用湍流公式，被风带走的热量为2.23kW。)

3．一空气预热器中，烟气在直圆管内流过，管内径d1＝45mm，管长1.5m，烟气流速12m/s，平均烟气温度300℃，管壁温度150℃，试求单管的对流传热量.

（提示：这是一个烟气在圆管内强制对流换热问题。

答案：单管的对流换热量为2．21kW。）

4．有一套管式给水预热器，内管的外径为d1＝12mm，外管的内径d2＝18mm，管长为0．5m。给水在套管的环形流道内以1.5m／s的流速流动，给水在预热器内被加热，给水进、出预热器的温度分别为25℃和85℃，预热器内管壁温为95℃.试求内管外表面对水的对流传热系数。

（提示：这是一个水在非圆形通道内强制对流换热问题，环形通道的尺寸用当量直径来计算。答案：对流换热系数为11616．1W(m2．K)。）

5．有进口温度为80℃的热水流过内径为20mm的螺旋管，螺旋的直径为150mm，已知水的流速为0.5m／s，螺旋管内壁的平均温度为35℃，为了使水的出口温度低于40℃，问需要多长的管子或螺旋数至少要几个?

（提示：这是一个流体在弯管内的强制对流换热问题。

答案：至少需要4．566m管子，或螺旋数至少10个。）

6．有一空冷器，空气在其中横向掠过管束传热，管排的横向间距s1＝32mm，纵向间距s2＝24mm，管子外径d＝16mm，沿空气流动方向布置了6排管子，顺排排列。

空气进入管束前的流速为6m/s，空气进、出口平均温度为140℃，管壁表面温度为60℃，试计算其平均对流传热系数。

（提示：这是一个空气横掠顺排管束的对流换热问题，计算雷诺数时要注意将空气进口流速转换为最窄截面流速计算。答案：平均对流换热系数为126．35W／(m2．K)。）

7．初温为30℃的水以1.0kg／s的流量流经一套管式传热器的环形通道，水蒸气在内管中凝结，使内管外壁的温度维持在100℃，传热器的散热损失可忽略不计。环形夹层内管的外径d1为40mm、外管内径d2为60mm，试确定把水加热到50℃，套管要多长。已知水侧表面对流传热系数：Nu f＝

0．023Re f0.8Pr f0.4

7.0

11

.0

1

,?

?

?

?

?

+

=

??

?

?

?

?

l

d

l

l

w

fε

ε

η

η

。

（提示：这是一个水在环形通道内流动的强制对流换热问题，计算公式已知，环形通道的尺寸用当量直径来计算。答案：需要套管的长度为2．883m。）

8． 某一矩形烟道，截面积为800mm ×700mm ，烟道长20m ，烟道内恒壁温，tw=70℃，

现有t f (0)＝230℃的烟气流过该烟道，质量流量q m ＝1.6kg ／s ，试计算烟气的出口温度。已知通道内传热计算式：Nu f ＝0.023Re f 0.8Pr f 0.4 l ε，对于恒壁温下的管内流动有：p

m w

f f f C q hUx t t t x t -=---)

0()(，其中U 为截面周长，h 为对流传热系数，-f t 为流体平均温度，-f t =0．5[t f (x)+t f (0)]

（提示：这是一个烟气在矩形通道内流动冷却的换热问题，计算公式已知，由于烟气的出口温度未知，需要首先假设烟气出口温度来得到定性温度，然后根据计算结果校核出口温度，若假设值的偏差大于允许值，则代入重算，直至达到计算精度。

答案：烟气出口温度为184．7℃。）

9． 有一块长1m 、宽1m 的平板竖直放置于20℃的空气中，板的一侧绝热，另一侧表

面温度维持在60℃，试计算该竖板的自然对流散热量。如果该板未绝热的一侧改为水平朝上或朝下放置，则其自然对流散热量又各为多少?

（提示：这是竖板或水平板在空气中自然对流散热的换热问题。

答案：该平板竖直放置，自然对流散热量为160W ；未绝热一侧改为水平朝上放置，自然对流散热量变为240W ；未绝热一侧改为水平朝下放置，自然对流散热量变为50．49W 。由此可见，平板热面朝上放置时的散热量最大，热面向下放置时的散热量最小，竖直放置的散热量介于两者之间。）

10． 有一水平放置的的热水管道，用保温材料保温，保温层外径200mm ，外表面平均

温度45℃，周围空气温度15℃，管道长度为1500m ，试计算该蒸汽管道上由于自然对流而引起的散热量。

（提示：这是水平管道外的自然对流换热问题。 答案：自然对流散热量为135．9

四、 简答题

1． 试用所学的传热学知识说明用热电偶测量高温气体温度时，产生测量误差的原因有哪

些?可以采取什么措施来减小测量误差?

（提示：用热电偶测温时同时存在气流对热电偶换热和热电偶向四壁的散热两种情况， 热电偶的读数小于气流的实际温度产生误差。所以，引起误差的因素：①烟气与热电偶间的复合换热小；②热电偶与炉膛内壁问的辐射换热大。减小误差的措施：①减小烟气与热电偶间的换热热阻，如抽气等；②增加热电偶与炉膛间的辐射热阻，如加遮热板；②设计出计算误差的程序或装置，进行误差补偿。）

2． 试用传热原理说明冬天可以用玻璃温室种植热带植物的原理。

（提示：可以从可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。玻璃在日光(短波辐 射)下是一种透明体，透过率在90％以上，使绝大部分阳光可以透过玻璃将温室内物体和空气升温。室内物体所发出的辐射是一种长波辐射——红外线，对于长波辐射玻璃的透过串接近于零，几乎是不透明(透热)的，因此，室内物体升温后所发出的热辐射被玻璃挡在室内不能穿过。玻璃的这种辐射特性，使室内温度不断升高。）

3． 试分析遮热板的原理及其在削弱辐射传热中的作用。

（提示：可从遮热板能增加系统热阻角度加以说明。(1)在辐射换热表面之间插入金属 (或固体)薄板，称为遮热板。(2)其原理是，遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻，使辐射过程的总热阻增大，系统黑度减少，使辐射换热量减少。(3)遮热板对于削弱辐射换

热具有显著作用，如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板，可使辐射换热量减少为原来的1／2，若采用黑度较小的遮热板，则效果更为显著。）

4．什么叫黑体、灰体和白体?它们分别与黑色物体、灰色物体、白色物体有什么区别?在辐射传热中，引入黑体与灰体有什么意义?

（提示：可以从黑体、白体、灰体的定义和有关辐射定律来阐述。根据黑体、白体、灰体的定义可以看出，这些概念都是以热辐射为前提的。灰色、黑色、白色是针对可见光而言的。所谓黑体、白体、灰体并不是指可见光下物体的颜色，灰体概念的提出使基尔霍夫定律无条件成立，与波长、温度无关，使吸收率的确定及辐射换热计算大为简化，因此具有重要的作用；黑体概念的提出使热辐射的吸收和发射具有了理想的参照物。）

5．玻璃可以透过可见光，为什么在工业热辐射范围内可以作为灰体处理?

（提示：可以从灰体的特性和工业热辐射的特点来论述。所谓灰体是针对热辐射而言的，灰体是指吸收率与波长无关的物体。在红外区段，将大多数实际物体作为灰体处理所引起的误差并不大，一般工业热辐射的温度范围大多处于2000K以下，因此其主要热辐射的波长位于红外区域。许多材料的单色吸收率在可见光范围内和红外范围内有较大的差别，如玻璃在可见光范围内几乎是透明的，但在工业热辐射范围内则几乎是不透明的，并且其光谱吸收比与波长的关系不大，可以作为灰体处理。）

6．什么是“温室效应”?为什么说大气中的C02含量增加会导致温室效应?

（提示：可以从气体辐射的特点和能量平衡来加以说明。CO2气体具有相当强的辐射和吸收能力，属于温室气体。根据气体辐射具有选择性的特点，CO2气体的吸收光带有三段：2．65—2．8、4．15—4．45、13．0—17．0μm，主要分布于红外区域。太阳辐射是短波辐射，波长范围在0．38一0．76μm，因此，对于太阳辐射C02气体是透明的，能量可以射入大气层。地面向空间的辐射是长波辐射，主要分布于红外区域，这部分辐射在CO2气体的吸收光带区段C02气体会吸收能量，是不透明的。在正常情况下，地球表面对能量的吸收和释放处于平衡状态，但如果大气中的CO2含量增加会使大气对地面辐射的吸收能力增强，导致大气温度上升，导致了所谓温室效应。）

五、计算题

1．太阳能以900W/m2的平均辐射强度射到建筑物的房顶上，房顶对太阳辐射的吸收率为

0.85，房顶的面积为100m2，温度为37℃，发射率为0.88. 若室外空气温度为7℃，自

然对流传热系数为5W/(m2.K)，试计算传人房内的热量。

（提示：这是一个辐射与自然对流共同作用下的复合换热问题，太阳辐射以投入辐射的形式对建筑物进行辐射，建筑物以自然对流和辐射两种方式向大气散热，传人房间的热量为屋顶的吸热量与散热量之差。答案：46．1kW。）

2．一根直径为60mm的电缆，被置于横断面为0.1×0.lm2的封闭电缆沟槽内，若电缆表面黑度为0.83、表面温度为77℃，电缆沟表面温度为27℃、黑度为0.92，试问单位长度电缆的辐射散热量为多少?为了加强电缆的散热能力，还可以采取哪些措施?

（提示：这是一个求解两表面之间辐射换热的辐射问题，可以设电缆表面与沟槽表面分别为1、2表面。答案：59．22W／m，为了加强电缆的散热能力，还可以来取提高电线及沟槽表面的黑度、增大沟槽的截面积、采用导热性良好的支架、增加沟槽内的通风等措施。）3．有一直径分别为120mm、150mm的长圆管组成的同心套管，内管中通过低温流体，其外表面温度T1＝77K，黑度ε1＝0.02，外管内表面温度T2＝300K，黑度ε2＝0.05，两表面间抽真空。已知σ0＝5.67×10-8W／(m2.K4)，试计算单位管长上低温流体获得的热流量。

（提示：这是一个求解内、外管两表面之间辐射换热的问题，二表面间抽真空说明不存在

气体的导热和对流换热。答案：2．603W／m。）

4．对于第三题所示的同心套管，如果用一薄遮热罩(直径135mm，两面黑度均为ε3＝0.02)插在两表面之间，这时单位管长上低温流体获得的热流量为多少?

(提示：这是一个两表面之间插人遮热板的辐射换热问题，可以通过画出热阻图，然后列出热流方程来计算。答案：1．117W／m。)

5．有一台用于确定气体导热系数的装置：一圆管，加热导线沿轴线穿过。现测得通过导线的电流为0.5A，导线两端的电压3.6V，管长300mm，导线直径0.05mm，导线温度167℃，管子的内径(直径)2.5mm，管壁内表面温度127℃假定导线和管子内表面的黑度分别为0.7和0.8，试确定管内气体的导热系数(设所测气体能透过热辐射，并不计对流传热)。

(提示：这是一个求解内线、外管两表面之间辐射换热的问题，由于不计对流换热，根据能量平衡原理，导线的加热量等于二表面间的辐射换热量和通过气体层的导热量之和。

答案：0．0922W／(m·K)。)

6．用裸露的热电偶测量炉膛内的烟气温度，测得烟温为792℃，已知水冷壁表面温度为600℃，烟气对热电偶表面的对流传热系数为60W／(m2.K)，热电偶的表面黑度为0.3，试求炉膛烟气的真实温度和该热电偶的测温误差(不计热电偶套管的导热热量损失)。(提示：若不计热电偶套的导热热量损失，热电偶的显示温度是烟气对热电偶的对流换

热与辐射换热和热电偶对水冷壁的辐射散热达到能量平衡的结果。热电偶相对于炉膛是一个很小的表面，因此水冷壁表面可以作为黑表面处理。

答案：1032．78℃，测量误差为240．78℃，23．3％。)

7．在两块黑度为0.8的平行大平面之间插入一块黑度为0.05的大遮热板，试求插入遮热板后这两个大平面之间的辐射传热量是未插遮热板时的几分之一。

(提示：这是一个两个大平面之间的辐射换热计算和在两个大平面之间插入遮热板削弱辐射换热的问题。答案：1／27)

8．一根直径为300mm、长度为250mm的圆管，一端开口与环境相通，另一端封闭. 圆管的内表面温度保持均匀恒定，为1000K，环境温度为300K，圆管的内壁面可以看作为黑表面，试求圆管的内壁面与环境的辐射传热量。

(提示：圆管的内壁面对环境的辐射热量都必须通过圆管的开口，因此可以看作圆管内壁面与圆管开口的一个假想平面之间的辐射换热，由于环境是一个很大的表面，因此折算到圆管的开口表面，可以认为这是一个有限面积的黑表面。所以实际上这是一个两个黑表面之间的辐射换热问题。两个表面之间的角系数可以用几何分析法得到。答案：3975．4W

四、简答题

1．试举出3个隔热保温的措施，并用传热学理论阐明其原理？

(提示:可以从导热、对流、辐射等角度举出许多隔热保温的例子.例如采用遮热板,可以显著削弱表面之间的辐射换热，从传热学原理上看，遮热板的使用成倍地增加了系统中辐射的表面热阻和空间热阻，使系统黑度减小，辐射换热量大大减少；又如采用夹层结构并抽真空，可以削弱对流换热和导热，从传热角度看，夹层结构可以使强迫对流或大空间自然对流成为有限空间自然对流，使对流换热系数大大减小，抽真空，则杜绝了空气的自然对流，同时也防止了通过空气的导热；再如表面包上高反射率材料或表面镀银，则可以减小辐射表面的吸收比和发射率(黑度)，增大辐射换热的表面热阻，使辐射换热削弱，等等。)

2．解释为什么许多高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构。

(提示：从削弱导热、对流、辐射换热的途径方面来阐述。高效隔热材料都采用蜂窝状多孔性结构和多层隔热屏结构，从导热角度看，空气的导热系数远远小于固体材料，因此采用

多孔结构可以显著减小保温材料的表观导热系数，阻碍了导热的进行；从对流换热角度看，多孔性材料和多层隔热屏阻隔了空气的大空间流动，使之成为尺度十分有限的微小空间。使空气的自然对流换热难以开展，有效地阻碍了对流换热的进行；从辐射换热角度分析，蜂窝状多孔材料或多层隔热屏相当于使用了多层遮热板，可以成倍地阻碍辐射换热的进行，若再在隔热屏表面镀上高反射率材料，则效果更为显著。)

3．什么叫换热器的顺流布置和逆流布置?这两种布置方式有何特点？设计时如何选用？(提示：从顺、逆流布置的特点上加以论述。冷、热流体平行流动且方向相同称为顺流，换热器顺流布置具有平均温差较小、所需换热面积大、具有较低的壁温、冷流体出口温度低于热流体出口温度的特点。冷、热流体平行流动但方向相反称为逆流，换热器逆流布置具有平均温差大、所需换热面积小、具有较高壁温、冷流体出口温度可以高于热流体的出口温度的特点。设计中，一般较多选用逆流布置，使换热器更为经济、有效，但同时也要考虑冷、热流体流道布置上的可行性，如果希望得到较高的壁面温度，则可选用逆流布置，反之，如果不希望换热器壁面温度太高，则可以选择顺流布置，或者顺、逆流混合布置方式。) 4．试解释并比较换热器计算的平均温差法和ε—NTU法？

(提示：从平均温压法和ε—NTU法的原理、特点上加以阐述。两种方式都可以用于换热器的设计计算和校核计算，平均温差法是利用平均温差来进行换热器的计算，而ε—NTU 法是利用换热器效能ε与传热单元数NTU来进行换热器计算。平均温压法要计算对数平均温压，而ε—NTU法则要计算热容量比、传热单元数或换热器效能。设计计算时，用平均温差法比用ε—NTU法方便，而在校核计算时，用ε—NTU法比用平均温差方便。) 5．请说明在换热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响，如何防止。(提示：从传热系数或传热热阻角度分析。在换热设备中，水垢、灰垢的存在将使系统中导热热阻大大增加，减小了传热系数，使换热性能恶化，同时还使换热面易于发生腐蚀，并减小了流体的流通截面，较厚的污垢将使流动阻力也增大。此外，热流体侧壁面结垢，会使壁面温度降低，使换热效率下降·，而冷流体侧壁面结垢，会导致壁温升高，对于换热管道，甚至造成爆管事故。防止结垢的手段有定期排污、清洗、清灰，加强水处理，保证水质，采用除尘、吹灰设备等。)

五、计算题

1．有一墙体，由三层材料建成，内层为墙砖，厚20mm，导热系数0．5W／(m·K)，中间层为保温材料，厚35mm，导热系数为0．021W／(m·K)，外层为防护层，厚5mm，导热系数为0．8W／(m·K)。已知内侧的对流传热系数为50W／(m2．K)、辐射传热系数为30W／(m2．K)，流体温度为760℃；外例的对流传热系数为5．6 W／(m2．K )、辐射传热系数为3．6 W／(m2．K)，流体温度为20℃，试求：

（1）传热系数；

（2）热流密度；

（3）防护层两侧的温度。

(提示：这是一个计算通过多层平壁的传热问题。答案：传热系数为0.545W/(m2.K),热流密度403．5W/m2，防护层两侧温度分别为63．86℃和66．38℃。)

2．有一铜塑复合板，两侧分别流过冷、热介质，复合板的厚度为2．5mm，其中铜板厚1．5mm，铜的导热系数很大，导热热阻可忽略不计，聚乙烯材料的导热系数为0．04W ／(m·K)，热流体侧的对流传热系数为3000W／(m2．K)，冷流体侧的对流传热系数为

30 W／(m2．K)，试求：

（1）该传热过程中各个环节的热阻及在总热阻中所占的百分比；

（2）传热系数；

（3）若要强化传热，应在哪一侧加肋片较好?若在该侧加装了直肋，肋化系数β＝12，肋壁效率η＝0．88，此时传热系数又为多少?

(提示：这是一个求解传热过程中各环节分热阻和总热阻、计算平壁和肋化壁的传热系数的问题。肋片应当加在对流换热热阻较大的一例。答案：(1)3．333×10-4(m2．K)/W，0．57％(热流体侧)；0．025(m2．K)/W，42．63％(壁面)；0．0333(m2．K)/W，56．78％(冷流体侧)；(2)传热系数17．05W／(m2．K)。(3)冷流体侧的对流换热热阻大于热流体侧，应在冷流体侧加肋较好。加肋后的传热系数为35．1 W/(m2．K)。)

3．有一热水管道，内径为20mm，外径为25mm，管壁导热系数为45W／(m·K)。管内流过95℃的热水，管外包着导热系数为0．056W／(m·K)的保温层，厚度为2mm。已知热水对管内壁的传热系数为1200 W／(m2·K)，保温层外的空气温度为25℃，空气与保温层表面的复合传热系数为10W／(m2·K)。试问：

（1）每米长管子的散热量为多少？若折算成煤气，设煤气的发热量为10000kJ／m3，则单位管长的散热量相当于每30天消耗多少煤气？

（2）保温层外表面的温度为几度?

（3）若将保温层厚度增加至10mm，情况如何?

（4）若将保温层材料改为导热系数为0．011W／(m·K)的新材料，厚度仍为2mm，则情况又怎样?

(提示：这是一个计算通过多层圆筒壁的传热问题.

答案：散热量45.65W/m，相当于每30天11.83m3的煤气，保温层外表面温度为70．1℃。保温层厚度增厚以后,散热量为29.27W／m，相当于每30天7．6m3的煤气，保温层外表面温度为40．7℃。保温材料更新后，散热量为21．48W／m，相当于每30天5.57m3的煤气，保温层外表面温度为43.57℃。保温方案的确定还需要考虑经济性问题。)

4．已知热流体的流量为1．5kg／s，比热为4．18kJ／(kg·K)，进口温度为170℃；冷流体的流量为2kg／s，比热为2．23kJ／(kg·K)，进口温度25℃，现准备用一螺旋板式传热器作为热交换设备，其传热面的曲率影响在对流传热系数中考虑，因此传热面可以按平壁处理，且壁面为良导热材料，其导热热阻可以忽略，热流体对传热壁面的对流传热系数为2000W／(m2．K)，冷流体对壁面的对流传热系数为750W／(m2·K)，为了使冷流体的出口温度达到80℃以上，问：

（1）热流体的出口温度为多少?

（2）该换热器的传热系数为多少?

（3）若采用逆流布置，需要多大的传热面？

（4）若采用顺流布置，传热面又需多少?

(提示：这是一个换热器的设计计算问题。答案：热流体出口温度130．88℃，传热系数545．45W／(m2．K)，逆流时换热面积需要4．6m2，顺流时需要5．0m2。) 5．流量为0．2kg／s、比热容为2．0 kJ／(kg·K)、初温为350℃的油将水从15℃加热到70℃，出口油温为l00℃，冷却水的比热容取为4．174kJ／(kg·K)。今有两台逆流式换热器：(A)K A＝500W／(m2．K)；(B)K B＝150W／(m2．K)。试分别用对数平均温差法和ε—NTU法计算：

(1)冷却水的质量流量为多少?

(2)请通过计算，说明选用哪一台换热器较好?

(提示：这是一个通过计算换热面积来选择换热器的设计类问题。答案：冷却水的质量流量是0.436kg／s。换热器A的换热面积是1．22m2，换热器B的换热面积是4．08m2，根据换热面积判断，达到相同换热量，A所用的换热面积小于B，因此A较好。)

传热学基本概念知识点

传热学基本概念知识点 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 5效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 6对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流：指流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混所引起的热量传递方式。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。对流两大类：自然对流与强制对流。 影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速 7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内

部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。 首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。 主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？ 灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。 10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？ 气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的 11说明平均传热温压得意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？ 平均传热温压就是在利用传热传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整个传热面积上的平均温差。 纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所不同。 12边界层，边界层理论 边界层理论：（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的影响，在主流区可视作理想流体流动。（2）边界层厚度远小于壁面尺寸（3）边界层内流动状态分为层流与湍流，湍流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层。

《传热学期末复习试题库》含参考答案

传热学试题 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间的传热量，W／(m2·K)） 5．导热系数的单位是；对流传热系数的单位是；传热系数的单位是。 （W／(m·K)，W／(m2·K)，W／(m2·K)）

(完整版)传热学中的名词解释

传热学中的名词解释 1 ．稳态导热 : 发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热。（或：物体中 的温度分布不随时间而变化的导热称为稳态导热。） 2 ．稳态温度场: 温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时 间变化。） 3 ．热对流 : 依靠流体各部分之间的宏观运行，把热量由一处带到另一 处的热传递现测温度均为肋基温度的理想散热量之比。象 4 ．传热过程: 热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流 体的过程 5 ．肋壁总效率: 肋侧表面总的实际散热量与肋壁 21. 换热器的效能（有效度）：换热器的实际传热量与最大可能传热量 之比。或 22. 大容器沸腾：高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液 体中所发生的沸腾。 23. 准稳态导热：物体内各点温升速度不变的导热过程。 24. 黑体：吸收率等于 1 的物体。 25. 复合换热：对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程。 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为 1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 第二章热传导 一、名词解释 1．温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。

传热学总复习试题及答案【第五版】【精】【_必备】

总复习题 基本概念 : ?薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. ?传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. ?导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. ?强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . ?自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . ?流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. ?温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. ?热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程成为热辐射 ?辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . ?单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ 范围内的辐射能量 . ?立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . ?定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. ?传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----.

传热学重点汇总

1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 16试说明管槽内强制对流换热的入口效应。流体在管内流动过程中，随着流体在管内流动局部表面传热系数如何变化的？外掠单管的流动与管内的流动有什么不同 管槽内强制对流换热的入口效应：入口段由于热边界层较薄而具有比较充分的发展段高的表面传热系数。 入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数较高，且沿着主流方向逐渐降低。充分发展段的局部表面传热系数较低。 外掠单管流动的特点：边界层分离、发生绕流脱体而产生

回流、漩涡和涡束。 19为什么二氧化碳被称作“温室效应”气体？ 气体的辐射与吸收对波长具有选择性，二氧化碳等气体聚集在地球的外侧就好像给地球罩上了一层玻璃窗：以可见光为主的太阳能可以达到地球的表面，而地球上一般温度下的物体所辐射的红外范围内的热辐射则大量被这些气体吸收，无法散发到宇宙空间，使得地球表面的温度逐渐升高20试分析大空间饱和沸腾和凝结两种情况下，如果存在少量不凝性气体会对传热效果分别产生什么影响？原因？ 对于凝结，蒸气中的不可凝结气体会降低表面传热系数，因为在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 大空间饱和沸腾过程中，溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化，这是因为，随着工作液体温度的升高，不凝结气体会从液体中逸出，使壁面附近的微小凹坑得以活化，成为汽泡的胚芽，从而使q~Δt沸腾曲线向着Δt 减小的方向移动，即在相同的Δt下产生更高的热流密度，强化了传热。 21太阳能集热器的吸收板表面有时覆以一层选择性涂层，使表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍。请问这

国电集团招聘考试2-8-热能工程与动力类专业知识点--传热学知识点讲义整理解剖

传热学知识点 1．传热学：研究热量传递规律的科学。 2．热量传递的基本方式：热传导、热对流、热辐射。 3．热传导(导热)：物体的各部分之间不发生相对位移、依靠微观粒子的热运动产生的热量传递现象。（纯粹的导热只能发生在不透明的固体之中。） 4．热流密度：通过单位面积的热流量(W ／m 2)。 5．热对流：由于流体各部分之间发生相对位移而产生的热量传递现象。热对流只发生在流体之中，并伴随有导热现象。 6．自然对流：由于流体密度差引起的相对运功c 7．强制对流：出于机械作用或其他压差作用引起的相对运动。 8．对流换热：流体流过固体壁面时，由于对流和导热的联合作用，使流体与固体壁面间产生热量传递的过程。 9．辐射：物体通过电磁波传播能量的方式。 10．热辐射：由于热的原因，物体的内能转变成电磁波的能量而进行的辐射过程。 11．辐射换热：不直接接触的物体之间，出于各自辐射与吸收的综合结果所产生的热量传递现象。 12．传热过程；热流体通过固体壁而将热量传给另一侧冷流体的过程。 13．传热系数：表征传热过程强烈程度的标尺，数值上等于冷热流体温差1时所产生的热流密度)/(2k m W ?。 14．单位面积上的传热热阻：k R k 1= 单位面积上的导热热阻：λ δλ=R 。 单位面积上的对流换热热阻：h R 1= λ 对比串联热阻大小就可以找到强化传热的主要环节。 15．导热系数λ 是表征材料导热性能优劣的系数，是一种物性参数，不同材料的导热系数的数值不同，即使是同一种材料，其值还与温度等参数有关。对于各向异性的材料，还与方向有关。 常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：0.599；空气：0.0259；保温材料：<0.14；水垢：1-3；烟垢：0.1-0.3。 16．表面换热系数h

传热学试题库含答案

《传热学》试题库 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 四、简答题 1．试述三种热量传递基本方式的差别，并各举1～2个实际例子说明。 （提示：从三种热量传递基本方式的定义及特点来区分这三种热传递方式） 2．请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响?如何防止? （提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热能力与壁面的影响情况）3. 试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么? （提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W/(m·K)，W/(m2·K)，W/(m2·K)） 4．在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处?引入热路欧姆定律有何意义? （提示：分析热阻与温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。） 5．结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。 （提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等） 6．在空调房间内，夏季与冬季室内温度都保持在22℃左右，夏季人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学知识解释这一现象。 （提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体与墙表面的热交换过程来解释这一现象（主

传热学知识点

常用的相似准则数：①努谢尔特：Nu=aL/λ分子是实际壁面处的温度变化率，分母是原为l的流体层导热机理引起的温度变化率反应实际传热量与导热分子扩散热量传递的比较。Nu大小表明对流换热强度。②雷诺准则Re=WL/V Re大小反映了流体惯性力和粘性力相对大小。Re是判断流态的。③格拉小夫准则Gr=gβ△tL3/V2 Gr的大小表明浮升力和粘性力的的相对大小，Gr表明自然流动状态兑换热的影响。 ④普朗特准则： Pr=V/a Pr表明动量扩散率与热量扩散率的相对大小。 辐射换热时的角系数：①相对性②完整性③可加性 热交换器通常分为三类：间壁式、混合式和回热式，按传热表面的结构形式分为管式和板式间壁式热交换器按两种流体相互间的流动方向热交换器分为分为顺流，逆流，交叉流。 导温系数α也称为热扩散系数或热扩散率，它象征着物体在被加热或冷却是其内部各点温度趋于均匀一致的能力。Α大的物体被加热时，各处温度能较快的趋于一致。传热学考研总结 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 4效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 5对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？ 对流换热：指流体各部分之间发生宏观运动产生的热量传递与流体内部分子导热引起的热量传递联合作用的结果。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。 对流两大类：自然对流（不依靠泵或风机等外力作用，由于流体内部密度差引起的流动）与强制对流（依靠泵或风机等外力作用引起的流体宏观流动）。 影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速，流动起因（自然、强制），流动状态（层流、湍流），有无相变。 6何谓凝结换热和沸腾换热，影响凝结换热和沸腾换热的因素？ 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热传递给壁面的过程称为凝结过程。 如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。 如果凝结液体不能很好地润湿壁面，在壁面上形成一个个小液珠，这种凝结方式称为珠状凝结。 液体在固液界面上形成气泡引起热量由固体传递给液体的过程称为沸腾换热。 按沸腾液体是否做整体流动可分为大容器沸腾（池沸腾）和管内沸腾；按液体主体温度是否达到饱和温度可分为饱和沸腾和过冷沸腾。 不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大；蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 影响凝结换热的因素：不凝结气体、蒸汽流速、管内冷凝、蒸汽过热度、液膜过冷度及温度分布非线性。 影响沸腾换热的因素：不凝结气体（使沸腾换热强化）、过冷度、重力加速度、液位高度、管内沸腾。 7强化凝结换热和沸腾换热的原则？ 强化凝结换热的原则：减薄或消除液膜，及时排除冷凝液体。 强化沸腾换热的原则：增加汽化核心，提高壁面过热度。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。 首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。 主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？

传热学试题(答案)

Nu准则数的表达式为（A ） 根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 雷诺准则反映了（ A） A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 C．对流换热强度的准则 D．浮升力与粘滞力的相对大小 彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 A．温度B．速度 C．惯性力D．同名准则数 高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（ D） A．逆流B．顺流和逆流均可 C．无法确定D．顺流 顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ 7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 格拉晓夫准则数的表达式为（D ） .由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) A.增加流体流度 B.设置肋片 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小 将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D )

传热学重点知识复习资料合集

传热学重点知识复习资料合集 一、名词汇总概述 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 4．导热原理：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。

9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 11．温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。 12．等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。13．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。 14．热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 K／m的温度梯度作用下产生的热流密度。热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。 15．导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。 16．稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。17．非稳态导热：物体中各点温度随时间而改变的导热过程。18．傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。 19．保温(隔热)材料：λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)的材料。 20．肋效率：肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。 21．接触热阻：材料表面由于存在一定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻。

(整理)传热学知识点.

传热学主要知识点 1.热量传递的三种基本方式。 热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。

2．导热的特点。 a 必须有温差； b 物体直接接触； c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量； d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。

3.对流（热对流）(Convection)的概念。 流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。 4对流换热的特点。 当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点： a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差 c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。 [] W )(∞-=t t hA Φw [] 2m W )( f w t t h A Φq -==

6. 热辐射的特点。 a 任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向周围空间发出热辐射； b 可以在真空中传播； c 伴随能量形式的转变； d 具有强烈的方向性； e 辐射能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的4次方。

7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。 表面传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。影响h因素：流速、流体物性、壁面形状大小等。传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。 常温下部分物质导热系数：银：427；纯铜：398；纯铝：236；普通钢：30-50；水：0.599；空气：0.0259；保温材料：<0.14；水垢：1-3；烟垢：0.1-0.3。

最新工程传热学试题及其答案

工程传热学试题及其 答案

传热学试题 （环境科学与工程学院2003级使用） 班级 姓名 学号 成绩 一、概念题（34分） 答：非周期性的加热或冷却过程可以分为初始状况阶段和正规状况阶段（2分）。前者的温度分布依然受着初始温度分布的影响，也就是说热扰动还没有扩散到整个系统，系统中仍然存在着初始状态，此时的温度场必须用无穷级数加以描述（2分）；而后者却是热扰动已经扩散到了整个系统，系统中各个地方的温度都随时间变化，此时温度分布可以用初等函数加以描述（2分）。 答：时间常数是从导热问题的集总参数系统分析中定义出来的，为 A cV αρτ＝ 0，（1分）从中不难看出，它与系统（物体）的物性、形状大小相关，且与环境状况（换热状况）紧密相联（3分）。因此，同一物体处于不同环境其时间常数是不一样的（2分）。 答： 四个无量纲准则的物理量组成为： 23 Re;Pr ;Pr ;Re νβννTL g Gr Pe a L u ?=?=== ∞。（各1分） Re ――表征给定流场的流体惯性力与其黏性力的对比关系；Pe ――表征给定流场的流体热对流能力与其热传导（扩散）能力的对比关系；Pr ――反映物质的动量扩散特性与其热量扩散特性的对比关系；Gr ――主要表征给定流场在浮升力作用下产生的流体惯性力与其黏性力的对比关系。（各1分） Bi=αL s /λs 而Nu=αL f /λf 。从物理量的组成来看，Bi 数的导热系数λs 为固体的值，而Nu 数的λf 则为流体的值；Bi 数的特征尺寸L s 在固体侧定义，而Nu 数的L f 则在流体侧定义。从物理意义上看，前者反映了导热系统同环境之间的换热

传热学知识点总结

第一章 §1-1 “三个W” §1-2 热量传递的三种基本方式 §1-3 传热过程和传热系数 要求：通过本章的学习，读者应对热量传递的三种基本方式、传热过程及热阻的概念有所了解，并能进行简单的计算，能对工程实际中简单的传热问题进行分析（有哪些热量传递方式和环节）。作为绪论，本章对全书的主要内容作了初步概括但没有深化，具体更深入的讨论在随后的章节中体现。 本章重点： 1.传热学研究的基本问题 物体内部温度分布的计算方法 热量的传递速率 增强或削弱热传递速率的方法 2.热量传递的三种基本方式 (1).导热：依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。传热学重点研究的是在宏观温差作用下所发生的热量传递。 傅立叶导热公式： (2).对流换热：当流体流过物体表面时所发生的热量传递过程。 牛顿冷却公式： (3).辐射换热：任何一个处于绝对零度以上的物体都具有发射热辐射和吸收热辐射的能力，辐射换热就是这两个过程共同作用的结果。由于电磁波只能直线传播，所以只有两个物体相互看得见的部分才能发生辐射换热。 黑体热辐射公式： 实际物体热辐射： 3.传热过程及传热系数：热量从固壁一侧的流体通过固壁传向另一侧流体的过程。 最简单的传热过程由三个环节串联组成。 4.传热学研究的基础 傅立叶定律 能量守恒定律+ 牛顿冷却公式+ 质量动量守恒定律 四次方定律 本章难点 1.对三种传热形式关系的理解 各种方式热量传递的机理不同，但却可以（串联或并联）同时存在于一个传热现象中。2.热阻概念的理解 严格讲热阻只适用于一维热量传递过程，且在传递过程中热量不能有任何形式的损耗。 思考题： 1.冬天经太阳晒过的棉被盖起来很暖和，经过拍打以后，效果更加明显。为什么？

最新传热学知识点

传热学主要知识点 1. 热量传递的三种基本方式。 热量传递的三种基本方式：导热(热传导)、对流(热对流)和热辐射。 2．导热的特点。 a 必须有温差； b 物体直接接触； c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量； d 在引力场下单纯的导热一般只发生在密实的固体中。 3.对流（热对流）(Convection)的概念。 流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象。 4对流换热的特点。 当流体流过一个物体表面时的热量传递过程，它与单纯的对流不同，具有如下特点： a 导热与热对流同时存在的复杂热传递过程 b 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差 c 壁面处会形成速度梯度很大的边界层 5.牛顿冷却公式的基本表达式及其中各物理量的定义。 h 是对流换热系数单位 w/(m 2 k) q ''是热流密度（导热速率），单位(W/m 2) φ是导热量W 6. 热辐射的特点。 a 任何物体，只要温度高于0 K ，就会不停地向周围空间发出热辐射； b 可以在真空中传播； c 伴随能量形式的转变； d 具有强烈的方向性； e 辐射能与温度和波长均有关； f 发射辐射取决于温度的4次方。 7.导热系数, 表面传热系数和传热系数之间的区别。导热系数：表征材料导热能力的大小，是一种物性参数，与材料种类和温度关。 表面传热系数：当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。影响h 因素：流速、流体物性、壁面形状大小等传热系数：是表征传热过程强烈程度的标尺，不是物性参数，与过程有关。 (w) )(∞-=''t t h q w 2 /) (m w t t Ah A q w ∞-=''=φ

上海交大传热学考题(A)-答案

2004－2005学年传热学考试试题（A ）答案 一 回答下列5题（25分） 答：略 二 如右图所示，在图中画出节点（i ，j ）的控制区域，并试导出其二维稳态导热时的离散方程。已知右侧壁绝热；顶端处于温度为f t 的流体中，换热系数为h ，有内热源为Φ ；网格均匀划分，且y x ?=?；材料的导热系数为λ。（10分） 解： 04 )(222,,1,,,1=Φ??+-?+?-?+?-?-- y x t t x h y t t x x t t y j i f j i j i j i j i λλ y x ?=?时，04 )(22 22,,1,,,1=Φ?+-?+-+--- x t t x h t t t t j i f j i j i j i j i λ λ 也可以化简为：Φ?+?++=?+-- λ λλ 2)2(21,,1,x t x h t t t x h f j i j i j i 三 由两种不同材料组成的一维复合平板如图1所示，左侧表面(0=x )保持恒温t 0，右侧表面（B A L L x +=）暴露于温度为∞t （∞>t t 0）、对流换热系数为h 的气流中，忽略复合平板与环境的辐射换热和接触热阻。（15分） 1 给出通过复合平板的稳态热流密度q 的计算 公式； 2 推导稳态时，平板A 和B 分界面温度t 1的计算公式； 3 假设导热系数B A λλ>，画出x 从0到∞的稳态温度分布趋势。 解：令 h R L R L R h B B B A A A 1 ,,===λλ 1 h L L t t q B B A A 10++-= ∞ λλ 2 A A A B B A A A A B B A A qR t L h L L t t t t L t t h L L t t q -=?++-- =?-=++-= ∞∞00011 0011λλλλλλ 或：h B A A h B A A B B R R R t R t R R t L t t h L t t q ++++= ?-=+-= ∞ ∞ 011 01)(1λλ t 0t ∞, h

传热学知识点总结

Φ-=B A c t t R 1211k R h h δλ=++传热学与工程热力学的关系： a 工程热力学研究平衡态下热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律， 传热学研究过程和非平衡态热量传递规律。 b 热力不考虑热量传递过程的时间，而传热学时间是重要参数。 c 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。 传热学研究内容 传热学是研究温差引起的热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、规律、计算和测试方法。 热传导 a 必须有温差 b 直接接触 c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量，不发生宏观的相对位移 d 没有能量形式的转化 热对流 a 必须有流体的宏观运动，必须有温差； b 对流换热既有对流，也有导热； c 流体与壁面必须直接接触； d 没有热量形式之间的转化。 热辐射： a 不需要物体直接接触，且在真空中辐射能的传递最有效。 b 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。 c ．只要温度大于零就有．．．．．．．．．能量．．辐射。．．． d ．物体的．．．辐射能力与其温度性质．．．．．．．．．．有关。．．． 传热热阻与欧姆定律 在一个串联的热量传递的过程中，如果通过各个环节的热流量相同，则各串联环节的的总热阻等于各串联环节热阻之和（I 总=I1+I2，则R 总=R1+R2） 第二章 温度场：描述了各个时刻．．．．物体内所有各点．．．．的温度分布。 稳态温度场：：稳态工作条件下的温度场，此时物体中个点的温度不随时间而变 非稳态温度场：工作条件变动的温度场，温度分布随时间而变。 等温面：温度场中同一瞬间相同各点连成的面 等温线：在任何一个二维的截面上等温面表现为 肋效率：肋片的实际散热量ф与假设整个肋表面．．．处于肋基温度．．．．时的理想散热量ф0 之比 接触热阻 Rc :壁与壁之间真正完全接触，增加了附加的传递阻力 三类边界条件 第一类：规定了边界上的温度值 第二类：规定了边界上的热流密度值 第三类：规定了边界上物体与周围流体间的表面．．传热系数．．．．h 及周围．．流体的温度．．．．． 。 导热微分方程所依据的基本定理 傅里叶定律和能量守恒定律 傅里叶定律及导热微分方程的适用范围 适用于：热流密度不是很高，过程作用时间足够长，过程发生的空间尺度范围足够大 不适用的：a 当导热物体温度接近0k 时b 当过程作用时间极短时c 当过成发生的空间尺度极小，与微观粒子的平均自由程相接近时

《传热学》考试试题库

《传热学》考试试题库汇总 第一章概论 一、名词解释 1．热流量：单位时间内所传递的热量 2．热流密度：单位传热面上的热流量 3．导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的情况下，物质微粒(分子、原子或自由电子)的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导，简称导热。 4．对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对流传热。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。 6．总传热过程：热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，称为总传热过程，简称传热过程。 7．对流传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。 9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 二、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。 （热传导、热对流、热辐射） 2．热流量是指，单位是。热流密度是指，单位是。 （单位时间内所传递的热量，W，单位传热面上的热流量，W/m2） 3．总传热过程是指，它的强烈程度用来衡量。 (热量从温度较高的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程，总传热系数) 4．总传热系数是指，单位是。 （传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量，W／(m2·K)）

传热学总结

第一章绪论 §1-1 “三个W” §1-2 热量传递的三种基本方式 §1-3 传热过程和传热系数 要求：通过本章的学习，读者应对热量传递的三种基本方式、传热过程及热阻的概念有所了解，并能进行简单的计算，能对工程实际中简单的传热问题进行分析（有哪些热量传递方式和环节）。作为绪论，本章对全书的主要内容作了初步概括但没有深化，具体更深入的讨论在随后的章节中体现。 本章重点： 1.传热学研究的基本问题 物体内部温度分布的计算方法 热量的传递速率 增强或削弱热传递速率的方法 2.热量传递的三种基本方式 (1).导热：依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。传热学重点研究的是在宏观温差作用下所发生的热量传递。 傅立叶导热公式： (2).对流换热：当流体流过物体表面时所发生的热量传递过程。 牛顿冷却公式： (3).辐射换热：任何一个处于绝对零度以上的物体都具有发射热辐射和吸收热辐射的能力，辐射换热就是这两个过程共同作用的结果。由于电磁波只能直线传播，所以只有两个物体相互看得见的部分才能发生辐射换热。 黑体热辐射公式： 实际物体热辐射： 3.传热过程及传热系数：热量从固壁一侧的流体通过固壁传向另一侧流体的过程。 最简单的传热过程由三个环节串联组成。 4.传热学研究的基础 傅立叶定律 能量守恒定律+ 牛顿冷却公式 + 质量动量守恒定律 四次方定律 本章难点 1.对三种传热形式关系的理解 各种方式热量传递的机理不同，但却可以（串联或并联）同时存在于一个传热现象中。 2.热阻概念的理解 严格讲热阻只适用于一维热量传递过程，且在传递过程中热量不能有任何形式的损耗。 思考题： 1.冬天经太阳晒过的棉被盖起来很暖和，经过拍打以后，效果更加明显。为什么？ 2.试分析室内暖气片的散热过程。 3.冬天住在新建的居民楼比住旧楼房感觉更冷。试用传热学观点解释原因。 4.从教材表1-1给出的几种h数值，你可以得到什么结论？ 5.夏天，有两个完全相同的液氮贮存容器放在一起，一个表面已结霜，另一个则没有。请问哪个容器的隔热性能更好，为什么? 第二章导热基本定律及稳态导热 §2-1 导热的基本概念和定律 §2-2 导热微分方程 §2-3 一维稳态导热 §2-4伸展体的一维稳态导热 要求：本章应着重掌握Fourier定律及其应用，影响导热系数的因素及导热问题的数学描写——导热微分方程及定解条件。在此基础上，能对几种典型几何形状物体的一维稳态导热问题用分析方法确定物体内的温度分布和通过物体的导热量。 本章重点： 1.基本概念 温度场t=f(x,y,z,τ)，稳态与非稳态，一维与二维 导热系数λ ２.导热基本定律： 可以认为是由傅立叶导热公式引深而得到，并具有更广泛的适应性。

传热学试题(答案)

①Nu准则数的表达式为（A ） ② ③根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） ④A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 ⑤C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了（ A） ⑦A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C．对流换热强度的准则 ⑩D．浮升力与粘滞力的相对大小 ?彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 ?A．温度B．速度 ?C．惯性力D．同名准则数 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全（ D） ?A．逆流B．顺流和逆流均可 ?C．无法确定D．顺流

?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ ?7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） ?A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 ?C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 22A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） 24A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 25格拉晓夫准则数的表达式为（D ） 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导 热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30A.强制对流换热 B.凝结对流换热

31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) 33A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材 料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增 加，有时减小 37将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是( D ) 38A.减少导热 B.减小对流换热 39 C.减少对流与辐射换热 D.减少导热与对流换热 40下列参数中属于物性参数的是( B ) 41A.传热系数 B.导热系数 42 C.换热系数 D.角系数 43已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为300°C和150°C，冷流体进出口温度分别为50°C和100°C，则其对数平均温差约为( )