传热学笔记(杨世铭版)
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传热学杨世铭第四版第二章答案篇一:传热学第四版课后习题答案(杨世铭)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:“-”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。
qdtdtdx,其中,q-热流密度;?-导热系数;dx-沿x方向的温度变化率,②牛顿冷却公式:q?h(tw?tf),其中,q-热流密度;h-表面传热系数;tw-固体表面温度;tf-流体的温度。
4q??T③斯忒藩-玻耳兹曼定律:,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?答:①导热系数的单位是:W/();②表面传热系数的单位是:W/();③传热系数的单位是:W/()。
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。
1. 传热:是指热能的传递(从空间一个位置传递到另一个位置)过程,即在温差作用下物质中发生的热量传递过程。
2. 传热学:研究热量传递规律的一门学科。
3. 热传导:温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时,依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。
4. dx dt A q λ-=Φ=Φ-热流量,单位Wq -热流密度,通过单位面积的热流量,单位W/m2“-”:热量传递方向指向温度降低方向,与温度升高方向相反A :垂直于热量传递方向的截面面积,单位m2λ:导热系数,物性参数,取决于物质的热力状态,单位 W/(K •m)单位温度梯度作用下的物体内所产生的热流量,标量,表征物体导热本领的大小5. 热对流:流体各部分之间发生相对位移时,冷热流体相互掺混所引起的热量传递过程。
6. q=Φ/A=h ∆tA -与流体接触的壁面面积h -表面传热系数,单位W/(m2·K),表征对流换热过程的强弱,是过程量-与很多因素有关(流体种类,表面形状,流体速度大小等)。
7. 1/Ah 是对流换热的热阻,Aλδ是导热热阻 8. 温度场:物体中各点温度值所组成的集合9. 同一瞬间温度相等的各点连成的线或面称为等温线或等温面10. 温度梯度:指向变化最剧烈的方向11. 导热基本定律(傅立叶定律):在导热现象中,单位时间内通过给定截面的热量,正比于垂直于该截面方向上的温度梯度和截面面积,方向与温度梯度相反。
一般表达式:→→→∂∂-=-=Φ=n n t gradt A λλq 12. 热扩散率:a=cρλ,m2/s ,物性参数,物体向与其接触的低温物体散热的能力。
λ越大,一定时间内可传递更多热量,ρc 越小,温度上升1度所需热量越少。
13. 吸热系数:λρc ,物体向与其接触的高温物体吸热的能力。
14. 圆筒:t=t1+(t2—t1))1/2ln()1/ln(r r r r R=l r r πλ2)1/2(ln 15. 套管:m=CA P λh P=d π δπd =C A16. 集中参数法:Bi=≤λ)/(h A V 0.1 Fo=2)/(A V a τhA cVρτ=c)o ex p()ex p(t 00F Bi cV hA t t t •-=-=--=∝∝τρθθ 17. 半无限大物体:①惰性时间:a 16x 2≤τ ②位置上:22x ≥τa 18. 流动边界层:当流体流过固体壁面时,由于流体粘性的作用,使得在固体壁面附近存在速度发生剧烈变化的薄层。