第六章 复习题 1、什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？ 答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对于成比例，则称为两个现象相似。 凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。 （1） 初始条件。指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。 （2） 边界条件。所研究系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件。 （3） 几何条件。换热表面的几何形状、位置、以及表面的粗糙度等。 （4） 物理条件。物体的种类与物性。 2．试举出工程技术中应用相似原理的两个例子． 3．当一个由若干个物理量所组成的试验数据转换成数目较少的无量纲以后，这个试验数据的性质起了什么变化？ 4．外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？ 5、对于外接管束的换热，整个管束的平均表面传热系数只有在流动方向管排数大于一定值后才与排数无关，试分析原因。 答：因后排管受到前排管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到10排管子以上的管子才能消失。 6、试简述充分发展的管内流动与换热这一概念的含义。 答：由于流体由大空间进入管内时，管内形成的边界层由零开始发展直到管子的中心线位置，这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响。 7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？ 答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。 这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。 8．简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律． 9．简述数数，数， Gr Nu Pr 的物理意义．Bi Nu 数与数有什么区别？ 10．对于新遇到的一种对流传热现象，在从参考资料中寻找换热的特征数方程时要注意什么？ 相似原理与量纲分析
6. 对流换热基础理论 6.1 知识结构 1． 对流换热的特点； 2． 换热系数h 及其影响因素； 3． 对流换热问题的数学描述： （1） 假设：不可压缩牛顿型流体，常物性，无内热源，忽略粘性耗散； （2） 方程组（换热、能量、动量、质量）各项物理涵义； （3） 平板层流强制对流的精确解（边界层理论，数量级分析简化）； （4） 平板层流强制对流的近似解（边界层理论，边界层积分）。 4． 实验求解方法： （1） 相似原理 相似性质：彼此相似的现象，其同名准则必定相等。 相似判据：同类现象，单值性条件相似，同名已定准则相等，则现象相似。 相似解：实验关联式（准则方程式）。 （2） 准则确定方法：方程分析法、量纲分析法。 （3） 实验数据处理：误差分析，作图法求系数，数据回归。 （4） 实验关联式应用条件：适用范围，定性温度，特征尺度，特征流速，修 正系数（入口、弯道、特性）。 5． 对流换热中常用准则（Nu 、Re 、Gr 、Pr ）的定义式及其物理涵义。 6.2 重点内容剖析 6.2.1 概述 对流换热——流体与固体壁面之间的热交换。 t h q t hA ?=??=Φ…………（h 的定义式） (6-1) 一、任务 求取 h=f （流体、物性、流态、换热面形状等）的具体表达式 二、思路（对流换热量=附壁薄层导热量） ()t A h t t A h y t A x w x y ?=-=??-=Φ∞=0 λ (6-2) () x y x y t t h 0=???- =?λ (6-3) 式中：h x —— 局部表面传热系数 λ —— 流体导热系数 Δt —— 流体与壁面传热温差 求取表面传热系数的问题←求取附面层温度变化率←求取流体温度场 三、研究方法 1·理论解——建立微分方程组→求解 2·实验解—— 相似原理，量纲分析→实验准则→实验关联式 四、影响对流换热的因素
传热学第六章答案
第六章 复习题 1、什么叫做两个现象相似，它们有什么共性？ 答：指那些用相同形式并具有相同内容的微分方程式所描述的现象，如果在相应的时刻与相应的地点上与现象有关的物理量一一对于成比例，则称为两个现象相似。 凡相似的现象，都有一个十分重要的特性，即描述该现象的同名特征数（准则）对应相等。 （1）初始条件。指非稳态问题中初始时刻的物理量分布。 （2）边界条件。所研究系统边界上的温度（或热六密度）、速度分布等条件。 （3）几何条件。换热表面的几何形状、位置、以及表面的粗糙度等。 （4）物理条件。物体的种类与物性。 2．试举出工程技术中应用相似原理的两个例
子． 3．当一个由若干个物理量所组成的试验数据转换成数目较少的无量纲以后，这个试验数据的性质起了什么变化？ 4．外掠单管与管内流动这两个流动现象在本质上有什么不同？ 5、对于外接管束的换热，整个管束的平均表面传热系数只有在流动方向管排数大于一定值后才与排数无关，试分析原因。 答：因后排管受到前排管尾流的影响（扰动）作用对平均表面传热系数的影响直到10排管子以上的管子才能消失。 6、试简述充分发展的管内流动与换热这一概念的含义。 答：由于流体由大空间进入管内时，管内形成的边界层由零开始发展直到管子的中心线位置，这种影响才不发生变法，同样在此时对流换热系数才不受局部对流换热系数的影响。
7、什么叫大空间自然对流换热？什么叫有限自然对流换热？这与强制对流中的外部流动和内部流动有什么异同？ 答：大空间作自然对流时，流体的冷却过程与加热过程互不影响，当其流动时形成的边界层相互干扰时，称为有限空间自然对流。 这与外部流动和内部流动的划分有类似的地方，但流动的动因不同，一个由外在因素引起的流动，一个是由流体的温度不同而引起的流动。 8．简述射流冲击传热时被冲击表面上局部表面传热系数的分布规律． 9．简述数 Nu Pr的物理意义．Bi Nu数与数有 数，Gr 数， 什么区别？ 10．对于新遇到的一种对流传热现象，在从参考资料中寻找换热的特征数方程时要注意什么？ 相似原理与量纲分析
一、 填空题（23分） 1.1. （3分）温度梯度的数学表达式为 ，它表示在等温面的 法线方向 上，单位长度的 温度变化率 最大。 1.2. （2分）黑体是指 反射比和透射比 为0的物体，白体是指 反射比为1 的物体，透明体是指 穿 透率为1 的物体，灰体是指 光谱吸收比 与 波长 无关的物体。 1.3. （4分）集中参数法中时间常数的定义式 ；时间常数可以看作 物体对流体温度变 化响应快慢 的指标。 1.4. （3分）大容器饱和沸腾曲线可分为 自然对流区、核态沸腾区、 过渡沸腾区 和 模态沸腾区 四 个区域，其中 核态沸腾 区域具有温差小、热流大的传热特点。 1.5. （4分）强制对流和自然对流分别存在以下两种流动形态： 层流 和 湍流 ，判断强制对流和自 然对流流动形态的准则数分别是 雷诺数Re 和 格拉晓夫数Gr 。 1.6. （3分）材料成形工业中称为吸热系数的物理量，除与导热系数成正比外，还与 密度 和 比热 物性有关，它的大小代表了物体向 与其接触的高温物体吸热 的能力。 1.7. （4分）热水瓶内胆瑕疵后，其瓶胆夹层形成的很薄的气隙间的复合传热，忽略对流换热可以认 为是 热传导 和 热辐射 两种基本换热方式并联的换热现象。其中各自的计算公式为 ，和 。 二、 简答题（35分） 2.1. （6分）有一非稳态系统,无内热源，常物性二维导热物体,在某一瞬时的温度分布为 x y t cos 22 =， 试根据导热微分方程判断该导热物体内部点1,0==y x 处的温度是随时间增加逐渐升高，还是逐渐降低。 二维非稳态无内热源常物性的导热方程： （2分） 将t=2y 2 cosx 带入上式， （2分） （2分）
简答题8道，分析说明题4道，计算题5道，回忆顺序可能不一致 一．简答题 1．传热有哪几种方式，各有什么特点 2．强制对流和自然对流各有哪几种流态，判别的准则数各是什么，给出具体表达式 3．冬天，一手拿木棒，一手拿铁棒，另一端都放火上烤，铁棒的感觉到热；夏天，一手摸木板，一手摸铁板，铁板的感觉到凉，用传热原理说明原因 4．北方窗户采用双层窗户隔热，其原因是什么，隔热条件是什么 5．画出水被加热沸腾的曲线，说明为什么1滴水滴在130度的钢板上比420度的钢板上先烧干 6．有人说d2t/dx2=0的一维稳态导热温度分布与导热系数无关，因为里面没有λ，请说明这种看法对不对，为什么 7．沸腾传热与冷凝传热的强化原则是什么，请在改善表面结构上给出具体措施 8．推导有效辐射与投入辐射的关系，并说明有效辐射有哪几部分组成 二．分析题 1．一厂的热电偶上标有时间常数1S，给出其具体表达市，用传热知识说明标注是否准确，为什么
2．自己划分网格，给出如图所示的点的二维，稳态，有内热源，第三类边界条件的离散方程 3．冬天菜棚里的空气温度大于0度，但潮湿的地面仍然会结冰，为什么？并给出改善防冻的措施 4．液-气换热，管内是液，管外是气，现在要强化，可以增加管内流速，减少管壁导热系数，在管外加肋片，请问哪个最有效，为什么 三．计算题 1．图略，给了一个电熨斗，其实就是一维稳态平壁导热，左边是定加热功率Ф，右边是与环境对流（第三类边界条件），给出数学描述和边界条件，并求出温度分布 2．（1）求出辐射强度（2）求出在与平面法线成0度和60度时的定向辐射强度 3．一个水平管道，与外界发生自然对流，求与外界的换热量。考查辐射传热和水平管的自然对流，已经给出了2个自然对流的NU数的经验式，自己计算进行选择
传热学问答题答案 传热学问答题答案 第一章 思考题 1．试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。 2．以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：①傅立叶定律： 向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ②牛顿冷却公式： －固体表面温度；qdtdtdx，其中，q－热流密度；－导热系数；dx－沿x方，其中，q－热流密度；h－表面传热系数； 4qh(twtf)twtf－流体的温度。③斯忒藩－玻耳兹曼定律：qT，其中，q－热流密度；－斯忒藩－玻耳 兹曼常数；T－辐射物体的热力学温度。
3．导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些 是物性参数，哪些与过程有关？ 2答：①导热系数的单位是：W/(m.K)；②表面传热系数的单位是：W/(m.K)；③传热 2系数的单位是：W/(m.K)。这三个参数中，只有导热系数是物 性参数，其它均与过程有关。 4．当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个环节来计算（过程是稳 态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计 算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。 答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传 递过程。 5．用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点 分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高； 当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换 热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温 很快，容易被烧坏。 6．用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅 拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热 水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。
1、水以1.5m /s 的速度流过内径为25mm的加热管。管的内壁温度保持100℃，水的进口温度为15℃。若要使水的出口温度达到85℃，求单位管长换热量（不考虑修正）。已知50℃的水λf =0.648 W/(m.K)，νf =0.566×10-6m2/s，Pr =3.54。 2、取外掠平板边界层的流动由层流转化为湍流的临界雷诺数5×105,试计算25℃的空气和水达到临界雷诺数时所需要的平板长度,取u =1m/s，ν空气=15.53×10-6m2/s,ν水=0.905×10-6。 3、试推导努谢尔特关于层流膜状凝结的理论解 4、用实验测定一薄壁管流体平均对流换热系数。蒸汽在管外凝结并维持管内壁温度为100℃。水在管内流动流量为G=0.5Kg/s，水温从15℃升到45℃。管的内径d=50mm，长L=4.5m。试求管内流体与壁面间的平均换热系数。已知水在30℃时c p=4.174KJ/(Kg.K)
5、以0.8m/s 的流速在内径为2.5cm 的直管内流动，管子内表面温度为60℃，水的平均温度为30℃，管长2m ，试求水所吸收的热量。已知30℃时水的物性参数为：Pr =5.42，c p =4.17KJ/(Kg.K)，λ=61.8×10-2 W/(m.K)，ρ=995.7Kg/m 3，μ =80.15×10-6 Kg/(m.s)；水60℃ 时的ν=0.4699×10-6 m 2/s ，水在管内流动准则方程式为 4 .08.0Pr Re 027.0f f f Nu =，适用条件：Re f =104-1.2×105，Pr f =0.6-120，水与壁面间的换热温差Δt ≤30℃。 6、计算一空气横掠管束换热的空气预热器的对流换热量。已知管束有25排，每排12根光管，管外径25mm ，管长 1.5m ，叉排形式，横向管间距S 1=50mm ，纵向管间距S 2=38mm ，管壁温度120℃，空气来流速度u f =4m/s ，空气进口温度20℃，出口温度40℃。已知空气物性：λf =0.0267W/(m.K)，νf =16.0×10-6m 2/s ，Pr f =0.701。最大流速u max = u f S 1/(S 1-d)；推荐关联式：m w f f n f f c Nu ??? ? ??=Pr Pr Pr Re 36.0（公式适 用条件：N ≥20，光管管束，Pr f =0.7～500，除Pr w 的定性温度为壁温外，其余定性温度为流体在管束中的平均温度。指数m 对气体m =0，对液体m =0.25，
西安交通大学 “燃气轮机装置”课程教学大纲 英文名称：Gas Turbine in Power Generation 课程编号：ENP04309 学时：28 学分：1.5 适用对象：能源与动力工程学院：热动力工程专业 先修课程：蒸汽轮机原理、工程热力学、流体力学、传热学、燃烧学。使用教材及参考书： 教材：沈炳正黄希程编著《燃气轮机装置》（第二版），机械工业出版社 补充教材《压气机》，《燃气轮机装置》习题 参考书： [1]朱行键、王雪瑜著，《燃气轮机工作原理及性能》，北京，科学 出版社，1992.12，ISBN:7-03-003133-4. [2]翁史烈著，《燃气轮机性能分析》，上海，上海交通大学出版社， 1987.12，ISBN：7-313-00065-0 [3]焦树建编著，《燃气轮机燃烧室》，北京，机械工业出版社，1990， ISBN：7-111-02291-2 一．课程的性质、目的及任务 燃气轮机是21世纪能源动力电力工程的核心技术，燃气轮机及其燃气-蒸汽联合循环发电技术是一种高效、洁净的发电技术，自20世纪90年代以来已成为世界主流发电技术，近年在我国得到广泛的关注和积极的应用。 本课程涵盖了关于燃气轮机装置的基本理论及技术原理，进一步论述近十年来国际燃气轮机技术的最新发展现状及未来发展趋势，并
介绍近年来发展的部分理论和技术成果。学生通过本教材的学习，能够了解燃气轮机技术及发电装置在我国电力工业中的重要性，学习和掌握燃气轮机基本循环，燃气轮机装置各部件性能及联合循环与系统的理论知识。 二．教学基本要求 要求学生了解并掌握燃气轮机装置的基本构成，各部件的作用；掌握几种不同的燃气轮机热力循环的循环方式及性能特点，循环的基本参数；了解常规的联合循环的几种方案；了解燃烧室的工作特点及基本的燃烧过程；了解燃气轮机装置的变工况性能。 三．教学内容及要求 （一）绪论 教学内容：针对目前燃气轮机及其燃气-蒸汽联合循环发电技术的发展现状与趋势，论述燃气轮机技术在国际上的发展与应用情况以及在我国的发展与应用、面临的机遇及挑战、未来的发展趋势；概述了燃气轮机装置的组成、基本原理和工作过程。。 教学要求：了解目前的燃气轮机技术的发展状况及现进的燃气轮机发电技术；了解我国的燃气轮机工业的发展状况；掌握燃气轮机技术的发展趋势；掌握燃气轮机的基本构成。 （二）燃气轮机热力循环 教学内容：燃气轮机装置循环及其分类，发电用燃气轮机装置基本循环分析，包括循环性能、理想循环与实际循环、影响循环性能的因素等；燃气－蒸汽联合循环等的复合循环。 教学要求：重点掌握各循环的工作过程及性能特点，各循环热力参数与性能参数之间的关系；会进行相应的循环过程各阶段热力参数
第一章 导热理论基础 本章重点：准确理解温度场、温度梯度、导热系数等基本概念，准确掌握导热基本定律及导 热问题的基本分析方法。 物质内部导热机理的物理模型：（1）分子热运动；（2）晶格（分子在无限大空间里排列 成周期性点阵）振动形成的声子运动；（3）自由电子运动。 物质内部的导热过程依赖于上述三种机理中的部分项，这几种机理在不同形态的物质中 所起的作用是不同的。 导热理论从宏观研究问题，采用连续介质模型。 第一节 基本概念及傅里叶定律 1-1 导热基本概念 一、温度场(temperature field) （一）定义：在某一时刻，物体内各点温度分布的总称，称为即为温度场（标量场）。 它是空间坐标和时间坐标的函数。在直角坐标系下，温度场可表示为： ),,,(τz y x f t = （1-1） （二）分类： 1．从时间坐标分： ① 稳态温度场：不随时间变化的温度场，温度分布与时间无关， 0=??τ t ，此时，),,(z y x f t =。（如设备正常运行工况） 稳态导热：发生于稳态温度场中的导热。 ② 非稳态温度场：随时间而变化的温度场，温度分 布与时间有关，),,,(τz y x f t =。（设备启动和停车过程） 非稳态导热：在非稳态温度场中发生的导热。 2．从空间坐标分： ① 三维温度场：温度与三个坐标有关的温度场，? ??==稳态非稳态),,(),,,(z y x f t z y x f t τ ② 二维温度场：温度与二个坐标有关的温度场，???==稳态非稳态) ,(),,(y x f t y x f t τ
?t grad t ③ 一维温度场：温度只与一个坐标有关的温度场，? ??==稳态非稳态，)()(x f t x f t τ 二、等温面与等温线 1．等温面(isothermal surface)：在同一时刻，物体内温度相同的点连成的面即为等温面。 2．等温线(isotherms)：用一个平面与等温面相截，所得的交线称为等温线。 为了直观地表示出物体内部的温度分布，可采用图示法，标绘出物体中的等温面（线）。 3．等温面（线）的特点： ① 不同的等温面（线）之间是不可能相交的。图1-1所示的即为一维大平壁和一维圆筒 壁内的等温面（线）的示意图。 ② 在连续介质的假设条件下，等温面（线）可以是物体中闭合的曲面或曲线，或者终止 在物体的边界，不可能在物体中中断。。 ③ 等温线的疏密可直观反映出不同区域温度梯度的相对大小，若每条等温线间的温度间 隔相等时，即t ?相等，则等温线越疏，表明该区域热流密度越小；反之，越大。 ④ 沿等温面（等温线）无热量传递 三、温度梯度(temperature gradient) 从一个等温面上的某点出发，到达另一个等温面，可以有不同的路径，不同路径上的温 度变化率是不同的，温度变化率最大的路径位于该点的法线方向上。为了表示沿等温面法线 方向的温度变化率，引入温度梯度的概念。 梯度（最大的方向导数）：指向变化最剧烈的方向。（向量） 温度变化率是标量，温度梯度是矢量。 温度梯度：定义沿法线方向的温度变化率（沿等温面法线方向上的温度增量与法向距离 比值的极限）为温度梯度，以gradt 表示。 n t n t grad n t ??=??=→?→0lim (1-2) 式中，——等温面法线方向的单位矢量； n t ??——温度在等温面法线方向的导数。 温度梯度的方向（正向）：是沿等温面法线由低温指向高温。 温度梯度的数值大小：等于温度梯度方向上的导数。 在直角坐标系：
一、简答题（共8小题，40分） 1、试述传热有哪三种方式？各自有什么特点？（6分）--(同2010年） 2、可以描述什么情况下的导热过程？(4分) 3、两相互接触的物体表面间存在接触热阻对换热有什么影响？（4） 4、为什么要在对流换热研究中引入相似原理？（6分） 5、自然对流换热与强制对流换热各有哪两种流态？判断各自流态的准则数是什么？并给出相应的表达式？（6分）--（同2010、2011年） 6、不凝结气体对膜状凝结换热和沸腾换热各自有什么影响？并解释其原因？（6分） 7、膜状凝结换热和沸腾换热强化的基本思想是什么？（4分）--（同2008、2009年） 8、为什么要引入角系数？其应用条件是什么？（4分）--（同2009年） 二、分析与推导（共4题，42分） 1、从传热原理分析：肋片一定能够强化换热吗？双层玻璃和保温层一定能削弱换热吗？（9分）（坑爹，这不就是3个分析题吗？） 2、一维非稳态数值法计算：简述数值法基本步骤；写出节点（m，i）的显式离散方程和节点（m，i-1）的隐式离散方程；比较显式格式和隐式格式的优缺点。（15分）（基础题，课本是王道） 3、试画出管内强制对流换热层流和湍流入口段表面换热系数的变化曲线？并解释其原因？（9分）（课本） 4、应用集总参数法的主要思想是什么？（热电偶满足集总参数法条件）现有一热电偶，说明书上标有时间常数，试分析此数据可信不？（9分）--（同2010年） 三、计算题（68分）（只能回忆出大致内容） 1、一维稳态导热问题，忽略接触热阻。A、B、C三种不同材料的平板， A中有稳定内热源 A 的左侧面绝热( )，AB接触面温度恒定在℃，BC接触面温度为，C右侧面温度为。 （1）求； （2）写出A内导热问题的数学描写（导热微分方程+边界条件）并求出A内温度分布及；（3）试画出3个平板内的温度分布曲线。 （2009年计算1第五问改编，只是多加了块平板而已。） 2、流体（℃，各物性参数均已给出）以掠过一平板（长宽各1m），其壁温由电加热片维持在230℃，加热片下表面绝热。 （1）求普朗克数、雷诺数及对流换热量；（公式：并未给出，要记住） （2）求稳态过程的电热片最小功率值，并解释其原因； （3）由集总参数法求电热片的质量。 3、热电偶置于墙壁温度400K的房间内，其球头温度为350K，并给出了球头直径，对流换热系数，发射率与波长关系：，求球头附近空气温度。 4、（辐射网络图问题）截面为边长为1m的正方形，上侧；下侧，左右两侧面绝热。（1）求上下面的辐射换热量； （2）求绝热面温度。 5、换热器问题，环形肋片。结合课本习题10-17以及第十章第一节关于肋片的问题，做出来问题不大。 推荐阅读： 上海交通大学研究生招生目录 上海交通大学各专业历年报录比例、复试分数线
1、热辐射与导热和对流换热相比有何本质区别？ 答：1、辐射换热不依靠物质的接触进行热传递，而导热和对流换热都必须由冷、热物体直接接触或通过中间介质接触才能进行。2、辐射换热过程伴有能量的两次转化，首先是发射物体的内能转化为电磁波向外发射，到达吸收物体时电磁波能又转化为内能。3、一切物体只要温度高于绝对零度，即T>O K时，都在不断地发射热射线。对有a差的两物体，高温物体辐射给低温物体的能量大于低温物体辐射给高温物体的能量;相同温度的物体间仍在进行辐射换热，只是悔物体辐射出去的能量等于吸收的能量。 2、什么叫黑体？在热辐射理论中为什么引入这一概念？ 答：吸收比a=1的物体叫做黑体，黑体是一个理想化的物体，黑体辐射的特征反映了物体辐射在波长、温度和方向上的变化规律，这位研究实际物体的辐射提供了理论依据和简化分析基础。 3、一个物体，只要温度T>0K就会不断向外界辐射能量，试问它的温度为什么不会因热辐射而降至0K？ 4、温度均匀的空腔壁面上的小孔具有黑体辐射的特性，那么空腔内部的辐射是否也是黑体辐射？ 答：空间内壁壁面不一定是黑体辐射，之所以小孔呈现出黑体特性，是因为辐射在空腔内经历了很多次吸收和反射过程，使离开小孔的能量微乎其微。 5、黑体的辐射能按空间方向是怎样分布？定向辐射强度与空间方向无关是否意味着黑体的辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的？答：黑体辐射能按空间方向分布服从兰贝特定律。定向辐射强度与空间方向无关并不意味着黑体辐射能在半球空间各方向上是均匀分布的，因为辐射强度是指单位可见面积的辐射能，在不同方向，可见面积是不同的，即定向辐射力是不同的。 6、为什么要引入灰体这样的理想物体？说明引入灰体的简化对工程辐射换热计算的意义。 答：光谱吸收比与波长无关的物体叫做灰体，灰体的吸收比恒等于同温度下的发射率，把实际物体当做灰体如理，可以不必考虑投入辐射的特性，将大大简化辐射换热的计算。 7、对于一般物体，吸收比等于发射率在什么条件下成立？ 答：任何物体在与黑体处于热平衡的条件下，对来自黑体辐射的吸收比等于同温度下该物体的发射率。 8、气体辐射有何特性？ 答：气体辐射对波长有选择性固体能发射和吸收全部波长范围的辐射能,而气体只能发射和吸收某些波长范围内的辐射能.气体的辐射和吸收在整个体积内进行固体、液体的辐射和吸收在其表面进行,而气体的发射和吸收在整个体积内进行.当热射线穿过气体层时,其辐射能量因被沿途的气体分子吸收而逐渐减少；在气体界面上所接受到的气体辐射为达到界面上整个体积气体辐射之总和.气体的吸收和辐射与气体层的形状和体积大小有关.
1-8 热水瓶胆剖面的示意图如附图所示。瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了反射率很低的银。试分析热水瓶具有保温作用的原因。如果不小心破坏了瓶胆上抽气口处的密闭性，这会影响保温效果吗？ 解：保温作用的原因：内胆外壁外胆内壁涂了反射率很低的银，则通过内外胆向外辐射的热量很少，抽真空是为了减少内外胆之间的气体介质，以减少其对流换热的作用。如果密闭性破坏，空气进入两层夹缝中形成了内外胆之间的对流传热，从而保温瓶的保温效果降低。 1-10 一炉子的炉墙厚13cm，总面积为20，平均导热系数为，内外壁温分别是520℃及50℃。试计算通过炉墙的热损失。如果所燃用的煤的发热量是×104kJ/kg，问每天因热损失要用掉多少千克煤？ 解：根据傅利叶公式 每天用煤 1-16为了说明冬天空气的温度以及风速对人体冷暖感觉的影响，欧美国家的天气预报中普遍采用风冷温度的概念（wind-chill temperature）。风冷温度是一个当量的环境温度，当人处于静止空气的风冷温度下时其散热量与人处于实际气温、实际风速下的散热量相同。从散热计算的角度可以将人体简化为直径为25cm、高175cm、表面温度为30℃的圆柱体，试计算当表面传热系数为时人体在温度为20℃的静止空气中的散热量。如果在一个有风的日子，表面传热系数增加到，人体的散热量又是多少？此时风冷温度是多少？ 1-19 在1-14题目中，如果把芯片及底板置于一个封闭的机壳内，机壳的平均温度为20℃，芯片的表面黑度为，其余条件不变，试确定芯片的最大允许功率。 解： P＝ 1-21 有一台气体冷却器，气侧表面传热系数＝95W/，壁面厚＝，水侧表面传热系数W/。设传热壁可以看成平壁，试计算各个环节单位面积的热阻及从气到水的总传热系数。你能否指出，为了强化这一传热过程，应首先从哪一环节着手？ 解： 则＝，应强化气体侧表面传热。 第二章 2-2 一冷藏室的墙由钢皮矿渣棉及石棉板三层叠合构成，各层的厚度依次为.,152mm及，导热系数分别为45,0. 07及。冷藏室的有效换热面积为，室内外气温分别为-2℃及30℃，室内外壁面的表面传热系数可分别按及计算。为维持冷藏室温度恒定，试确定冷藏室内的冷却排管每小时需带走的热量。 解：由题意得 ＝ ＝ ×3600＝ 2-7如附图所示的不锈钢平底锅置于电器灶具上被加热，灶具的功率为1000W，其中85％用于加热平底锅。锅底厚δ=3㎜，平底部分直径d=200㎜，不锈刚的导热系数λ=18W/（m·K），锅内汤料与锅底的对流传热表面传热系数为2500W/（㎡·K），流体平均温度t f=95℃。试列出锅底导热的数学描写，并计算锅底两表面的温度。 解： 2-15 外径为50mm的蒸气管道外，包覆有厚为40mm平均导热系数为的煤灰泡沫砖。绝热层外表面温度为50℃，试检查矿棉渣与煤灰泡沫砖交界面处的温度是否超过允许值？又。增加煤灰泡
2010上海交大考研传热学真题 简答题8道，分析说明题4道，计算题5道，回忆顺序可能不一致 一．简答题 1．传热有哪几种方式，各有什么特点 2．强制对流和自然对流各有哪几种流态，判别的准则数各是什么，给出具体表达式 3．冬天，一手拿木棒，一手拿铁棒，另一端都放火上烤，铁棒的感觉到热；夏天，一手摸木板，一手摸铁板，铁板的感觉到凉，用传热原理说明原因 4．北方窗户采用双层窗户隔热，其原因是什么，隔热条件是什么 5．画出水被加热沸腾的曲线，说明为什么1滴水滴在130度的钢板上比420度的钢板上先烧干 6．有人说d2t/dx2=0的一维稳态导热温度分布与导热系数无关，因为里面没有λ，请说明这种看法对不对，为什么 7．沸腾传热与冷凝传热的强化原则是什么，请在改善表面结构上给出具体措施 8．推导有效辐射与投入辐射的关系，并说明有效辐射有哪几部分组成 二．分析题 1．一厂的热电偶上标有时间常数1S，给出其具体表达市，用传热知识说明标注是否准确，为什么 2．自己划分网格，给出如图所示的 点的二维，稳态，有内热源，第三类边界条件的离散方程 3．冬天菜棚里的空气温度大于0度，但潮湿的地面仍然会结冰，为什么？并给出改善防冻的措施 4．液-气换热，管内是液，管外是气，现在要强化，可以增加管内流速，减少管壁导热系数，在管外加肋片，请问哪个最有效，为什么 三．计算题 1．图略，给了一个电熨斗，其实就是一维稳态平壁导热，左边是定加热功率Ф，右边是与环境对流（第三类边界条件），给出数学描述和边界条件，并求出温度分布
2．（1）求出辐射强度（2）求出在与平面法线成0度和60度时的定向辐射强度 3．一个水平管道，与外界发生自然对流，求与外界的换热量。考查辐射传热和水平管的自然对流，已经给出了2个自然对流的NU数的经验式，自己计算进行选择 4．（1）写出X12，X13，X23，X3，（1+2）；（2）画出辐射网络图；（3）求1与2的换热量。其中所有条件已给，1为漫射面，2为黑体，3绝热 5．一个换热器的计算问题，53根管子的液-液换热器，所有条件都给出。（1）计算每根管子的流量；（2）计算管内的换热系数；（3）计算总的传热系数（管外侧为基准）；（4）计算对数平均温差；（5）计算管子的长度 Editor:Kaaso(Belonely) E-MAIL：robbey_kaaso@https://www.doczj.com/doc/c85704208.html,
“传热学”考试试卷（ 卷） 1998 -------- 1999 学年第1 学期 学号： 姓名： 班级： 成绩： 一、 填空题（每题5分） 1、 绝热板壁中打入一根螺栓，如图所示。左壁温度高于右壁，螺栓导热系数为常数， 画出螺栓内温度分布。如果螺栓断裂，温度分布又如何？ 2、 画出定壁温加热时的池内饱和沸腾曲线。说明名区域名称，解释烧毁点的物理意 义。 3、 气体辐射有哪些不同于灰体辐射的特性。 4、 一动力蒸汽管路，外径16cm ，外面包上5cm 厚的绝热材料，绝热材料导热系数 0.2W/mK 。绝热层与环境间自然对流换热系数是50W/m 2K 。试问为了进一步减少 散热损失应增加还是减少绝热层厚度？ 5、 在强制对流换热计算公式中，对管外流总是取流动方向的距离x 为特性尺度，换 热系数与x 有关。而对管内流总是取水力当量直径De 为特性尺度，换热系数与x 无关，试用边界层理论解释其原因。 6、 什么是自然对流换热的自模化，在工程上有何应用价值。 二、（12分）推导竖直平板上层流膜状凝结换热的Nusselt 理论解。 三、（15分）一根长1m ，直径3mm 的圆柱形电热丝水平放置在20℃的静止空气中，测得电热丝两端电压200V ，电流10A ，电热丝导热系数10W/mK ，表面黑度0.8，空气导热系数0.027 W/mK ，自然对流换热Nu 数近似取3。计算电热丝表面温度和中心温度。 （提示：一维圆柱坐标导热微分方程式： r Q dr dt r dr d λ ?=)(
四、（13分）一直径10cm，初温100℃的铜球放入20℃的水中自然冷却，铜的密度8000kg/m3，比热为380J/kgK，导热系数400W/mK，水与铜球的自然对流换热系数240W/m2K，计算：（1）时间常数，（2）球的温度降到30℃时所需时间，（3）球的温度降到30℃时释放的热量。 五、（15分）有一两维平面辐射换热几何结构如图所示，顶部平面下表面是一灰体辐射面（上表面绝热），温度400℃，表面黑度0.8，两侧面是非常薄的金属面，底部是开放的环境，环境温度20℃，试求（1）两侧面都绝热时的侧面温度及顶部平面的散热量。（2）两侧面内外表面都是辐射灰体时（内表面黑度0.3，外表面黑度0.5，温度100℃），顶部平面散热量的计算过程。要求画出辐射换热网络图，给出各热阻具体数值，列出各节点能量平衡式。 六、（15分）一冷凝换热器，壳程为膜状凝结换热，工质温度80℃，凝结换热系数104W/m2K，管程为一根蛇形管，管内径20mm，壁厚3mm，导热系数100W/mK，总污垢热阻0.001m2K/W，管内流冷却水，流速2m/s，入口水温20℃，出口水温60℃，试计算换热器传热系数和所需管长。（水的热物性：密度1000kg/m3导热系数0.65 W/mK 比热 4.18kJ/kgK 粘度500×10-6kg/ms）
第一章 思考题 1． 试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。 答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。 导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能 量的转移还伴有能量形式的转换。 2． 以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传 热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。 答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式： )(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数； w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳 兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3． 导热系数、表面传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数，哪些与过程有 关？ 答：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热 系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有 关。 4． 当热量从壁面一侧的流体穿过壁面传给另一侧的流体时，冷、热流体之间的换热量可以 通过其中任何一个环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。 答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5． 用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后， 水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。 答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 6． 用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感 到热。试分析其原因。 答：当没有搅拌时，杯内的水的流速几乎为零，杯内的水和杯壁之间为自然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 7． 什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些 情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.有两个外形相同的保温杯A 与B ，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A 杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？
《对流换热》试题 一. (1997)指出层流边界层中下列物理量<，=或>0。 y W x W y ?? x W x ?? 2x 2y W ?? y W y ?? 二. (1997)现假定流体横掠平板层流边界层中的速度分布用二次曲线 2)y c()y b(a u u δδ++=∞逼近。当y=0时，u=0；当δ≥y 时，∞=u u 且0y u =??。试列出积分形式的边界层动量方程，并通过求解给出(x)δ的表达式。 三. (1994)设水在光滑圆管内流动，阻力与换热关系为-0.25f Re ~C ，0.8Re ~Nu ， p ?表示阻力损失，P 表示流动功率，α为放热系数，脚标0表示原始状况。 1) 若管径不变，将流速提高一倍，其它条件不变，求： 01 0101P P p p αα，，?? 2) 若将管径减小一倍，流量不变，其它条件不变，求： 2 0202P P p p αα，，?? 3) 若壁温保持不变，问第2种情况与原始状况相比，管道的总换热量是增加还是减少，试列公式分析之。其中关于对数平均温差的变化，只作定性分析即可，不必进行定量的计算。 四. (1987)根据下述提示简述边界层理论的五个主要内容：1) 尺度；2) 速度梯 度；3) 发展过程；4) 整个流场分区情况；5) 边界层内压力分布情况。为什么边界层理论有巨大实用价值？ 五. (1987)一块平板置于x －z 坐标如图。流体由左侧横向冲刷，试写出该坐标 下平板边界层的动量方程与能量方程。
六. (1987)已知圆管中的速度分布与温度分布，写出其断面平均温度的表达式。 七. (1987)流体横掠平板边界层如图。1-1为边界层外不远处一平行面。已知边 界层内速度分布为： ])y (y [w w x 3 2123δ -δ=∞。求流出1-1面的流量V 以及0 x 点处的局部摩擦系数fx C 。 x 八. (1987)由达到小排列下述放热系数：1) 室外空气与墙放热1α；2) 水蒸汽珠 状凝结2α；3) 过热水蒸汽在管内强迫流动被继续加热3α；4) 油箱内油被壁面加热4α；5) 水箱内水被壁面冷却5α；6) 水蒸汽膜状凝结6α。 九. (1987)水平圆管与气体自然对流放热公式为3/1Pr)Gr (13.0Nu ?=，给下列比 例关系中各物理量添上正确的幂次： μ?λ?ρ????=αp c t d 十. (1987)水在空气中蒸发，同时发生热质交换，此时存在类比关系 31 p D Le c ?ρ?=αα ，式中的ρ?p c 应取： A 水的值； B 空气的值； C 水蒸汽的值 D 湿空气(空气与水蒸汽混合物)的值。 十一. (1983)已知圆管中的放热公式为：3.08.0f Pr Re 023.0Nu =，试给下列关
2010年上海交通大学传热学考研试题 简答题8道，分析说明题4道，计算题5道，回忆顺序可能不一致 一．简答题 1．传热有哪几种方式，各有什么特点 2．强制对流和自然对流各有哪几种流态，判别的准则数各是什么，给出具体表达式 3．冬天，一手拿木棒，一手拿铁棒，另一端都放火上烤，铁棒的感觉到热；夏天，一手摸木板，一手摸铁板，铁板的感觉到凉，用传热原理说明原因 4．北方窗户采用双层窗户隔热，其原因是什么，隔热条件是什么 5．画出水被加热沸腾的曲线，说明为什么1滴水滴在130度的钢板上比420度的钢板上先烧干 6．有人说d2t/dx2=0的一维稳态导热温度分布与导热系数无关，因为里面没有λ，请说明这种看法对不对，为什么 7．沸腾传热与冷凝传热的强化原则是什么，请在改善表面结构上给出具体措施 8．推导有效辐射与投入辐射的关系，并说明有效辐射有哪几部分组成 二．分析题 1．一厂的热电偶上标有时间常数1S，给出其具体表达市，用传热知识说明标注是否准确，为什么 2．自己划分网格，给出如图所示的 点的二维，稳态，有内热源，第三类边界条件的离散方程 3．冬天菜棚里的空气温度大于0度，但潮湿的地面仍然会结冰，为什么？并给出改善防冻的措施 4．液-气换热，管内是液，管外是气，现在要强化，可以增加管内流速，减少管壁导热系数，在管外加肋片，请问哪个最有效，为什么 三．计算题 1．图略，给了一个电熨斗，其实就是一维稳态平壁导热，左边是定加热功率Ф，右边是与环境对流（第三类边界条件），给出数学描述和边界条件，并求出温度分布
2．（1）求出辐射强度（2）求出在与平面法线成0度和60度时的定向辐射强度 3．一个水平管道，与外界发生自然对流，求与外界的换热量。考查辐射传热和水平管的自然对流，已经给出了2个自然对流的NU数的经验式，自己计算进行选择 4．（1）写出X12，X13，X23，X3，（1+2）；（2）画出辐射网络图；（3）求1与2的换热量。其中所有条件已给，1为漫射面，2为黑体，3绝热 5．一个换热器的计算问题，53根管子的液-液换热器，所有条件都给出。（1）计算每根管子的流量；（2）计算管内的换热系数；（3）计算总的传热系数（管外侧为基准）；（4）计算对数平均温差；（5）计算管子的长度 2011年上海交通大学传热学考研试题 一、简答（共7题） 1、导热微分方程依据是什么基本定律，试用简洁的语言说明推导过程中的能量平衡关系式。 2、凝结换热和沸腾换热强化的原则是什么？据此判断凝结换热和沸腾换热的表面结构有什么特点。 3、什么是换热器？换热器的类型有哪三类 4、给出圆柱体导热可以看成一维问题至少两种边界条件 5、自然对流和强制对流换热各有哪些流态？判断流态的准则数是什么，分别给出表达式 6、（缺） 7、（缺）