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10．辐射换热的计算10．1知识结构1、定义(有效辐射，投入辐射，本身辐射)；2、角系数(定义，特性，积分形式，代数算法)；3、辐射热阻(表面，空间)；4、两个灰体间的辐射换热(内包物体，遮热板，系统黑度）；5、多个灰体间的辐射换热(辐射换热网络)；6、辐射换热的强化与削弱；7、气体辐射的特点。
10.2重点内容剖折10．2．1 黑体间的辐射换热及角系数一、任意放置的两黑体间的辐射换热 1．角系数(如图10—1)：表面1发出的辐射能落到表面2上的份额称为表面1对表面2的角系数，记为X1，2。
[与物体温度无关，对于表面性质均匀的漫射表面，它是一个纯几何因子(形状、尺寸、相对位置）]2.两黑体表面的辐射换热（不存在重复反射）1,2111,2222,1b b Q E A X E A X =-(10-1)热平衡时121,211,222,10T T A X A X =⇒Φ=⇒= (10-2)结果只与几何因素有关，所以对于非黑体和非平衡也是适用的。
121,21211,211,2()1b b b b E E E E A X A X -⇒Φ=-=(10-3) 11,21A X 为空间热阻。
黑体间辐射换热计算关键参数一角系数。
二、角系数的一般表达式和线算图（图10-2） 假设：（1）物体为漫射（漫辐射，漫反射）表面一服从兰贝特定律；（2）表面性质〔温度、黑度、吸收比〕均匀。
微元表面1发出的辐射能落到微元表面2上的能量为12122,011112121122cos cos cos cos cos b dA dA b E dA I dA d dA r E dA dA r ϕϕϕπϕϕπΦ=Ω== (10-4)微元表面1发出的辐射能落在表面2上的能量为12212,1122cos cos dA dA b A E dA dA r ϕϕπΦ=⎰(10-5)表面1发出的辐射能落在表面2上的能量为121212,1122cos cos A A b A A E dA dA r ϕϕπΦ=⎰⎰ (10-6) 角系数1212,121,2122111cos cos 1dA dA b A A X dA dA E A A r ϕϕπΦ==⎰⎰ (10-7)这就是角系数计算的一般表达式，对于规则形状和位置，可借助于线算图（参考文献[1]图8-7,8-8,8-9）进行计算。
传热学重点难点及典型题精解
传热学是研究热量传递规律和方式的学科，是热能工程、航空航天、电子工程等专业的重要基础课程。
传热学重点难点及典型题精解主要包括以下几个方面：
1. 传热方式：传热学主要研究三种传热方式，即导热、对流和辐射。
每种传热方式都有其特点和适用场景，需要掌握其基本原理、数学模型和求解方法。
2. 传热过程分析：传热过程分析是传热学中的重点内容，包括稳态传热和非稳态传热。
稳态传热是指温度分布不再随时间变化的情况，非稳态传热则是指温度分布随时间变化的情况。
需要掌握不同传热过程的分析和求解方法。
3. 传热学数学模型：传热学中涉及许多数学模型的建立和求解，如一维、二维和三维传热模型，以及稳态和非稳态传热模型。
需要掌握各种模型的建立方法和求解技巧。
4. 传热学实验：传热学实验是验证理论分析和数学模型的重要手段。
需要掌握各种传热实验的原理、方法和数据分析，以便更好地理解传热学的基本规律和特点。
5. 典型题精解：针对传热学的重点难点，选择典型的例题进行精解，以提高学生的传热学概念理解和解题能力。
传热学重点难点及典型题精解可以帮助学生更好地掌握传热学的基本概念、原理和方法，提高解题能力，为后续的专业课程学习和工程应用打下坚实的基础。
传热学知识点总结本文将围绕传热学的基本概念、传热方式、传热方程、传热实验和应用等方面进行详细的介绍和总结，以便读者更好地了解传热学的相关知识。
一、传热学的基本概念1. 热量传递热量传递是指物体内部或物体之间由于温度差异而产生的热量的传递过程。
热量的传递方式主要有传导、对流和辐射三种。
2. 传热方程传热方程描述了物体内部或物体之间热量传递的数学关系，是传热学的基础理论。
传热方程一般包括传热率、温度差和传热面积等参数，可以用来计算热量传递的速率和大小。
3. 传热系数传热系数是描述物体材料对热量传递率影响的重要参数，通常用符号h表示。
在物质传热过程中，传热系数的大小直接影响热量的传递速率。
4. 传热表面积传热表面积是指在热量传递过程中热量流经的表面积，是计算热传递速率的重要参数。
传热表面积的大小与物体的形状和大小有关，也与传热方式和传热系数有关。
5. 热传导热传导是一种物质内部热量传递的方式，指的是热量通过物质内部原子、分子之间相互作用的传递过程。
热传导是传热学的基本概念之一。
6. 热对流热对流是一种物体表面热量传递的方式，指的是热量通过流体传递到物体表面，然后再由物体表面传递到其它介质的传热过程。
7. 热辐射热辐射是一种通过电磁波传递热量的方式，是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
热辐射是传热学的另一个基本概念之一。
二、传热方式1. 传导传热传导传热是指热量通过物质内部的原子、分子的直接作用而传递的方式。
在传导传热过程中，热量的传递是从高温区向低温区进行的，其传热速率与温度差和物质的传热系数有关。
2. 对流传热对流传热是指流体传热传递的方式，包括自然对流和强制对流两种。
在对流传热过程中，流体的流动是热量传递的主要形式，其传热速率与流体的流速、温度差和传热面积有关。
3. 辐射传热辐射传热是通过电磁波传递热量的方式，是物体之间没有接触的情况下进行热量传递的重要方式。
在辐射传热过程中，热量的传递不依赖于介质，而是通过电磁波的辐射进行的。
传热学知识点复习传热学是研究热能传递和转换的一门学科，它是物理学和工程学中的重要分支之一、在现代科技的发展过程中，传热学的理论和应用广泛应用于能源利用、材料制备、环境保护等领域。
以下是一些传热学中的重要知识点的复习：1.热传导：热传导是通过固体、液体和气体中分子振动、传导和碰撞传递热能的过程。
根据傅里叶定律，热传导率与传导物质的热导率、温度梯度和传导方向有关。
2.辐射传热：辐射传热是通过热辐射传递热能的一种方式，不需要介质来传递。
根据斯特藩-玻尔兹曼定律，辐射传热率与温度的四次方和传热面的辐射特性有关。
3.对流传热：对流传热是通过流体的流动传递热能的方式。
传热率与温度差、流体性质和流体速度有关。
对流传热可以分为自然对流和强制对流两种情况。
4.传热方程：传热学中常用的传热方程有导热方程、辐射传热方程和对流传热方程。
这些方程描述了物体内部或表面的能量传递情况，可以用于计算传热速率和表面温度分布。
5.传热换热器：换热器是用于传热过程的装置，通常由多个传热表面和流体通道组成。
常见的换热器类型有壳管式换热器、板式换热器和空气冷却器等。
换热器设计的目标是提高传热效率并降低压降。
6.热工性能参数：热工性能参数用于描述物体或系统的传热性能。
常见的参数包括热导率、传热系数、热阻和热容等。
这些参数可以帮助我们了解材料的导热性能和设备的传热性能。
7.传热过程的计算：在实际工程中，需要对传热过程进行计算和优化。
常见的计算方法包括传热传质计算、数值模拟和实验测量等。
通过这些方法，可以确定传热率、温度分布和传热表面的热负荷。
8.热传导的管道系统：管道系统中的热传导问题是很常见的工程问题。
在管道系统中，多个管道之间的传热会影响系统的热平衡。
对于管道系统的传热计算，需要考虑传热介质的热导率、流动状态和管道的几何结构。
9.热辐射的应用：热辐射在许多应用中都起到重要的作用。
例如，在太阳能光伏电池中，辐射传热是将太阳能转化为电能的过程。
1．热量传递的方式有哪几种？他们的传递热量的机理是什么？自然界是否存在单一的热量传递方式？试举例说明。
三种方式，分别是热传导、热对流、热辐射。
热传导是借助于物质的微观粒子运动而实现的热量传递过程；热对流是借助于流场中流体的宏观位移而实现的热量传递过程；热辐射是借助于物体发射和吸收光量子或电磁波而实现的热量传递过程。
自然界存在单一的热量传递方式。
如太阳对地球的辐射由于中间真空，无介质。
2．什么是温度场？什么是温度梯度？傅立叶定律指出热流密度与温度梯度成正比所反映的物理实质是什么？温度场指的是传热学研究的系统（物体）中各个点上的温度的集合，也称为温度在时间、空间上的分布，数学表达式为T=f(x,y,z,τ)，这是对于直角坐标系而言。
温度梯度是温度场中任意点上的温度在其法线方向上的变化率，它是一个矢量，方向是该点的法线方向，其大小就是该方向的变化率的绝对值。
热流密度与温度梯度成正比反映出热量的传递是物体系统中能量分布不均匀或者不平衡的结果，因为这种不平衡导致温度分布的差异，而这种差异空间分布上越大，产生的热流密度也就越大。
3．导热系数和热扩散系数各自是从什么地方产生的？它们各自反映了物质的什么特性？并指出他们的差异？导热系数是从傅立叶定律中定义出来的一个物性量，它反映了物质的导热性能。
热扩散系数是从导热微分方程中定义出来的一个物性量，它反映了物质的热量扩散性能，也就是热流在物体内的渗透的快慢程度。
两者的差异在于前者是导热过程的静态特性量，而后者是导热过程的动态特性量，因而热扩散系数反映的是非稳态导热过程的特征。
4．我们为什么把肋片的散热归入一维稳态导热问题？肋片效率是如何定义的，与哪些因素有关？增大肋片效率有哪些措施？这样做是否一定经济合理？肋片是为了增强换热而安装在换热壁面上的扩展表面，通常是换热面与环境之间的换热性能较差，而安装的肋片导热性能较好，且厚度远小于肋片伸展的高度，于是可以忽略肋片厚度方向上的温度变化，也就是有 Bi=hδ/λ<<1,那么，肋片的散热可以视为仅仅发生在肋片高度方向上的一维含源的稳态导热问题。
传热学培训教程在我们的日常生活和工业生产中，传热现象无处不在。
从烧水煮饭到汽车发动机的冷却，从冬天的取暖到电子设备的散热，传热学的知识都在发挥着重要的作用。
那么，什么是传热学呢？简单来说，传热学就是研究热量传递规律的科学。
一、传热的基本方式传热主要有三种基本方式：热传导、热对流和热辐射。
热传导是指由于物质的分子、原子或电子的热运动，使热量从物体的高温部分向低温部分传递的过程。
例如，我们用铁锅炒菜时，热量从锅底通过锅体传递到锅内的食物，这就是热传导。
热传导的传热速率与物体的导热系数、温度梯度以及传热面积等因素有关。
热对流是指由于流体的宏观运动，使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过程。
热对流分为自然对流和强制对流。
自然对流是由于流体内部温度不均匀引起密度差异，从而产生浮升力导致流体流动。
比如，室内的空气受热上升，冷空气从下方补充，这就是自然对流。
强制对流则是通过外部动力（如风扇、泵等）使流体流动。
在热交换器中，通过泵使流体流动来实现热量交换，就是强制对流。
热辐射是指物体通过电磁波来传递能量的方式。
任何物体，只要其温度高于绝对零度，就会不停地向周围空间发射热辐射能。
热辐射不需要任何介质，可以在真空中传播。
太阳向地球传递热量就是通过热辐射实现的。
二、传热过程和传热系数在实际的传热问题中，往往是几种传热方式同时存在，这就构成了传热过程。
例如，一个房间通过墙壁与外界进行热量交换，就包括了墙壁内的热传导、墙壁外表面与空气的热对流以及通过窗户的热辐射。
为了衡量传热过程的强弱，引入了传热系数的概念。
传热系数表示在单位时间内，单位面积上，当两侧温差为 1 摄氏度时，所传递的热量。
传热系数越大，传热能力越强。
三、稳态传热和非稳态传热稳态传热是指在传热过程中，温度场不随时间变化的传热过程。
例如，一根长时间通电的加热棒，其温度分布最终会达到稳定状态，不再随时间变化。
非稳态传热则是温度场随时间变化的传热过程。
传热学课程自学辅导资料（热动专业）二OO八年十月传热学课程自学进度表200610接交给任课教师。
总成绩中，作业占15分。
传热学课程自学指导书第一章绪论一、本章的核心、重点及前后联系（一）本章的核心1、导热、对流、辐射的基本概念。
2、传热过程传热量的计算。
（二）本章重点1、导热、对流、辐射的基本概念。
2、传热过程传热量的计算。
（三）本章前后联系简要介绍了热量传递的三种基本方式和传热过程二、本章的基本概念、难点及学习方法指导（一）本章的基本概念1、热传导导热（Heat Conduction）：物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递称为导热。
特点：从宏观的现象看，是因物体直接接触，能量从高温部分传递到低温部分，中间没有明显的物质迁移。
从微观角度分析物体的导热机理：气体：气体分子不规则运动时相互碰撞的结果。
导电固体：自由电子不规则运动相互碰撞的结果，自由电子的运动对其导热起主导作用。
非导电固体：通过晶格结构振动所产生的弹性波来实现热量传递，即院子、分子在其平衡位置振动。
液体：第一种观点类似于气体，只是复杂些，因液体分子的间距较近，分子间的作用力对碰撞的影响比气体大；第二种观点类似于非导电固体，主要依靠弹性波（晶格的振动，原子、分子在其平衡位置附近的振动产生的）的作用。
热流量：单位时间传递的热量称为热流量，用①表示，单位为W热流密度：单位时间通过单位面积的热流量称为热流密度，用q表示，单位为W/m2<2、热对流热对流：是指由于流体的宏观运动使物体不同的流体相对位移而产生的热量传递现象。
特点：只能发生在流体中；必然伴随有微观粒子热运动产生的导热。
对流换热：流体与固体表面之间的热量传递。
3、热辐射辐射：是指物体受到某种因素的激发而向外发射辐射能的现象。
热辐射：由于物体内部微观粒子的热运动（或者说由于物体自身的温度）而使物体向外发射辐射能的现象。
辐射换热：当物体之间存在温差时，以热辐射的方式进行能量交换的结果使高温物体失去热量，低温物体获得热量，这种热量传递称为辐射换热。
传热学1.热传导方式传热在固体液体气体中发生2.传热方式为热传导，热对流，热辐射3.等温面的特点：(1) 温度不同的等温面或线彼此不能相交；(2) 在连续的温度场中，等温面不会中断(3) 若温度间隔相等时，等温线的疏密可反映出不同区域导热热流密度（单位面积的热流量）的大小。
4.热量方向与温度梯度方向相反5.热量传递方向不止能从高温处传向低温处6.复合传热是指既有对流换热，又有辐射换热的换热现象7.热传导1.热传导定义：物体内部或相互接触的表面间，由于分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动及相互碰撞而产生的热量传递现象称为热传导( 简称导热)2.特点：物质各部分不会发生相对位移3.热导率特点：1）对于同种物质，其固态的热导率值最大，气态的热导率值最小2）一般金属的热导率大于非金属的热导率3）导电性能好的金属，其导热性能也好4）纯金属的热导率大于它的合金5）对于各向异性物体，热导率的数值与方向有关5）对于同种物质，其晶体的热导率要大于非晶体的热导率热对流1.热对流：指流体的宏观运动使温度不同的流体相对位移而产生的热量传递的现象，显然，热对流只能发生在流体之中，而且必然伴随有微观微粒热运动产生的导热。
2.流动原因：一自然对流：温度不同引起密度差，轻者上浮，重者下沉；二强制对流：风机、泵或搅拌等外力所致流体质点的运动。
3.强制对流引起的热量传递远大于自然对流热量传递4.热辐射1.热射线主要有有红外线，可见光2.热辐射特点:(1) 热辐射总是伴随着物体的内热能与辐射能这两种能量形式之间的相互转化。
(2) 热辐射不依靠中间媒介，可以在真空中传播因此，又称其为非接触性传热。
(3) 物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的。
即不仅高温物体向低温物体辐射热能，而且低温物体向高温物体辐射热能。
3.布鲁布鲁对流换热1.对流换热：流体与固体表面之间的热量传递是热对流和导热两种基本传热方式共同作用，不是基本传热方式2.特点：(1) 导热与热对流同时存在的热传递过程(2) 必须有直接接触（流体与壁面）和宏观运动；也必须有温差(3) 由于流体粘性和受壁面摩擦阻力的影响，紧贴壁面处会形成速度梯度很大的边界层3.对流换热是指流体流经固体时流体与固体表面之间的热量传递现象4.圆管壁稳定传热时，温度呈对数曲线分布5.某管道采用两种不同的材料组成保温层，如果内外保温层厚度相等，将导热系数小的材料放置在外层，保温效果更好(错误)6.提高对流传热系数的途径：①使流动从层流转变为湍流②增加流速③增大管径④选用螺纹管，短管，弯管（5）. 在管外流动，应加折流板7.沸腾三个阶段：自然对流、核状沸腾、膜状沸腾，工业上采用核状沸腾8.边界层的分离增强了流体的扰动，h 增大/ 流体在圆管外的换热，为避免层流，底层对对流换热的影响会设置障碍物，促使边界层的分离形成，为增强传热效果9.空气在圆管内做湍流运动，当其他条件不变，空气流速提高一倍时，对流传热h为原来对流传热系数的1.74倍10.某管道采用两种不同的材料组成保温层，如果内外保温层厚度相等，将导数系数小的材料放置在外层，保温效果更好(错误)11.蒸汽冷凝时，定期排放不凝性气体。
传热学知识点传热学是研究热量传递的学科，对人类生活和工业生产有着重要的影响。
以下是关于传热学的一些知识点：1.热量传递方式：传热学研究的首要内容是热量在不同物质之间的传递方式。
热量传递有三种方式：导热、对流和辐射。
导热是指热量通过固体或液体的直接接触传递。
对流是指热量通过流体的运动传递，可以分为自然对流和强制对流两种。
辐射是指热量通过电磁波传递，无需介质参与。
2.热传导：导热是最常见的传热方式，它是由于不同物质内部的分子间作用力导致的。
导热的速度和物质的热导率有关，热导率是物质表征导热性能的物理量。
3.对流传热：对流是在流体中传递热量的方式。
它是由于流体的运动导致的热量传递。
在自然对流中，热量传递是由于流体受热后的密度变化产生的，而在强制对流中，热量传递是由于外界施加的压力或泵力导致的。
4.辐射传热：辐射是通过电磁波传递热量。
辐射传热不需要介质的参与，可以在真空中进行。
辐射传热的强度与物体的温度和表面性质有关，通常用斯特藩-玻尔兹曼定律来描述。
5.热传导的控制：控制热传导是提高节能和减少能源消耗的关键。
可以通过增加物体之间的接触面积、减少物体之间的间距、增加物质的热导率等方法来提高热传导效率。
6.流体流动换热：对流传热是通过流体的运动来传递热量的，研究流体流动条件下的传热现象是传热学的一个重要方向。
流体流动的方式有层流和湍流，研究边界层和流动分离等现象对于准确预测和控制流体流动换热过程至关重要。
7.换热设备：传热学在工程中的应用主要是研究和设计换热设备，如换热器、冷却塔、锅炉等。
这些设备的设计要考虑热量传递效率、流体流动特性以及材料的选择等因素。
8.相变传热：相变是物质由一种状态向另一种状态转变的过程，如液体变为固体时释放的凝固潜热。
相变传热是一种特殊的传热方式，研究相变传热现象对于设计冷凝器、蒸发器等设备有着重要意义。
9.传热计算和实验：传热学的研究方法包括传热计算和实验。
通过传热方程和边界条件来计算热传导、对流和辐射等传热过程。
1.试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种传递方式之间的联系与区别？答：导热、对流换热及辐射换热是热量传递的三种方式。
导热主要依靠微观粒子运动而传递热量；对流换热是流体与固体壁面之间的换热，依靠流体对流和导热的联合作用而产生热量传递；辐射换热是通过电磁波传播能量，是物体之间辐射和吸收的综合效果。
一个传热现象往往是几种传热方式同时作用。
2、试举5个隔热保温的措施，并用传热学理论阐明其原理?答：⑴在热力管道上敷设保温材料，以增加传热热阻，减少管道损失；⑵保温材料外敷设防水材料，以避免受潮而降低保温效果‘⑶保温层外采用发射率低材料，以降低辐射散热量；⑷对于管道保温，将导热系数小的材料包在内层，以增加保温层热阻；⑸采用遮热板，增加系统辐射热阻，以减少高温物体的辐射散热。
3、采用温度计套管测量气体温度时，辐射和导热会引起测温误差，请提出提高测温精度的措施？答：⑴采用导热系数较小的材料作套管，尽量增加套管高度，减少套管的壁厚，从而降低套管顶端与根部间的导热量；⑵强化套管与流体间的换热，从而降低套管顶端与气体的温差；⑶在气体测量段或气体容器外部进行保温处理和减少套管表面黑度，从而降低套管与气体容器壁面的辐射换热量；⑷降低温度计探头与套管内壁的接触热阻，从采用导热油、水银、导热硅胶等。
4、试比较竖壁上自然对流与膜状凝结的异同？答：⑴都是竖壁表面与流体的换热，自然对流主要作用力是浮升力和粘性力，膜状凝结主要作用力是重力和粘性力；⑵都存在层流和湍流两种状态，其中自然对流是气体的流动状态，膜状凝结指的是液膜中凝结液的流动状态。
5、简述非稳态导热的基本特点？答：⑴随着导热过程的进行 , 导热体内温度不断变化, 好象温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样 , 习惯上称为导温现象。
这在稳态导热中是不存在的。
⑵非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处不等的，而在一维稳态导热中通过各层的热流量是相等的。
⑶非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。
6、什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？答：⑴对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径。
⑵平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用，因为增加了一项导热热阻，从而增大了总热阻，达到削弱传热的目的。
⑶圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用，虽然增加了一项热阻，但外壁的换热热阻随之减小，所以总热阻有可能减小，也有可能增大。
7、不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如何？凝汽器如何解决这个问题？答：⑴因在工业凝汽器设备的凝结温度下，蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的，故称这些气体成分为不凝结气体。
当蒸汽凝结时，不凝结气体聚积在液膜附近，形成不凝结气体层，远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过这个气体层，这就使凝结换热过程增加了一个热阻，即汽相热阻，所以对流换热系数降低。
⑵ 在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为 1% 时，换热系数将只达纯净蒸汽的40% 左右，后果是很严重的。
⑶ 这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。
8、气体辐射有哪些特点？答：⑴ 气体的辐射（和吸收）对波长有强烈的选择性，即它只能辐射和吸收某些波长范围内的能量。
⑵ 气体的辐射（和吸收）是在整个容积中进行的。
固体和液体不能穿透热射线，所以它们的辐射（和吸收）只在表面进行。
9、为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？答：⑴ 因为在一定的进出口温度条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，即采用逆流方式有利于设备的经济运行。
⑵ 但逆流式换热器也有缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。
⑶ 所以高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。
10、为强化传热，可采用那些措施？答：⑴ 增大传热温差：提高热源温度，降低冷源温度，尽量接近逆流流程。
⑵ 减少传热热阻：选择合适的材料及传热壁厚，以降低导热热阻；减少污垢（流程设计、清洗、吹灰）热阻；提高流速，采用短管、小管径、螺旋管等以降低对流换热热阻；在传热表面肋化，以扩展传热面；应用热管换热器；增加表面黑度和辐射角系数以降低辐射换热热阻。
11、在用热电偶测定气流的非稳态温度场时，怎样才能改善热电偶的温度响应特性？ 答：要改善使热电偶的温度响应特性，即最大限度降低热电偶的时间常数hAcV c ρτ=，形状上要降低体面比，采用热容较小的材料，并提高接点与所测介质间的表面传热系数。
12、分别写出Re 、Nu 、Gr 各准则的表达式，并说明各物理含义。
答：νul =Re 它是表征流体流动强度的准则或表征惯性力与粘性力之比的准则； λhl Nu = 它是表征对流换热强度的准则； 23ναtl g Gr ∆= 它是表征浮升力与粘性力的相对大小。
13、凝结换热有哪两种形式？哪种表面传热系数大些？为什么？答：珠状凝结和膜状凝结；珠状凝结的表面传热系数大；因为珠状凝结中蒸汽与壁面直接接触，而膜状凝结时蒸气要通过凝结液膜与壁面传热，所以珠状凝结比膜状凝结的表面系数大。
14、导热系数和热扩散系数各自从什么公式产生？他们各自反映了物质的什么特性？并指出它们的差异？答：导热系数是从傅立叶定律定义出来的一个物理量，它反映了物质的导热性能；热扩散系数是从导热微分方程式出来的一个物理量，它反映了物质的热扩散性能，也就是热流在物体内的渗透的快慢程度。
两者的差异在于前者是导热过程的静态特征量，而后者则是导热过程的动态特性量，因而热扩散系数反映的是非稳态导热过程的特征。
15、什么是管内对流换热过程的入口段效应，并解释其产生的原因。
答：在管内对流换热过程的入口段，边界层刚开始形成并发展，因此，热边界层较薄，局部表面对流传热系数较高，此效应称为入口段效应，当壁面边界层在管中心合体后，局部表面对流传热系数不再变化，流动进入充分发展区。
16、观察大容器内水在1个大气压下的饱和沸腾曲线，请说明为什么在核态沸腾区和稳定膜态沸腾区内壁面热流密度q 都会随t ∆的增加而增大。
答：在核态沸腾区，换热的基本特征是有汽泡的产生和长大，因此，壁面热流密度的大小主要取决于汽化核心数和汽泡的长大速度，随着t ∆的增加，汽化核心数增多，汽泡长大速度加快，故壁面热流密度q 增大；在稳定膜态沸腾区，水和璧面被一层稳定的汽膜分隔开，换热主要为辐射换热，因此，随着t ∆的增加，壁面热流密度迅速q 增大。
17、试用简明的语言说明强化单相强制对流换热、核态沸腾及膜状凝结的基本思想？答：无相变强制对流换热的强化思路是努力减薄边界层，强化流体的扰动与混合；核态沸腾换热的强化关键在于增加汽化核心数；膜状凝结换热强化措施是使液膜减薄和顺利排出凝结液。
18、对流换热微分方程式 0=∂∂∆-=y y t t h λ和导热问题的第三类边界条件)(0f w y t t h y t-=∂∂-=λ有何不同？答：⑴ 对流换热微分方程式中h 是未知量，而第三类边界条件中h 是已知量；⑵ 对流换热微分方程式中λ是流体导热系数，而第三类边界条件中λ是固体导热系数；⑶ 对流换热微分方程式中h 为局部表面传热系数，而第三类边界条件中h一般是指平均表面传热系数。
19、什么是黑体和灰体？试比较两者的异同，并说明在辐射换热中引入灰体概念有什么意义？答：⑴ 黑体是指吸收率与波长无关并恒等于1的物体（α＝1）；灰体是指吸收率与波长无关的物体的总称（α＝常数）。
⑵ 黑体和灰体都是指物体的辐射特性，而不是指黑颜色或灰颜色的物体；黑体是相同温度条件下辐射能力和吸收能力最强的物体，是一种理想物体；而灰体也是一种理想的辐射体和吸收体；适用于黑体的一些辐射定律都适用于灰体。
两者的差别在于黑体：α＝ε＝1；灰体：α＝ε（同温度下）<1。
⑶ 灰体概念的提出使基尔霍夫定律无条件成立，α＝ε＝常数，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。
20、解释为什么在增强油冷器的传热时，采用提高冷却水流速的方法，效果并不显著？答：由于油粘度大，对流换热系数小，而水侧对流换热系数较大，所以油冷器中，水侧热阻并不是整个传热过程的主要热阻。
所以采用提高冷却水流速的方法不能显著增强传热。
二、计算题1、有一边长为m 1的正方形空腔，其顶面温度为K T 5001=，表面黑度8.01=ε，其底面温度为K T 3002=，表面黑度6.02=ε，而其四周表面均绝热。
已知顶面辐射出的能量有40%落到底面上，求顶面的净辐射换热量。
解：这是由三个表面组成封闭系的辐射换热问题。
其中表面1为顶面，表 面2为底面，表面3为重辐射面。
辐射网络图如下：由题意知：4.02,1=X ，232214,1m A m A A ===则6.04.013,1=-=X ，根据对称性，6.03,2=X235.243.167.025.0-*=++=m R248411/75.35435001067.5m W T E b =⨯⨯==-δ248422/27.4593001067.5m W T E b =⨯⨯==-δ3所以2、一套管式换热器，饱和蒸汽在内管中凝结，使内管外壁温度保持在100℃。
初温为25℃，质量流量为s kg /8.0的水从套管换热器的环形空间中流过，换热 器外壳绝热良好。
环形夹层内管外径为mm 40，外管内径为mm 60，试确定把 水加热到55℃时所需要的套管长度及管子出口截面处的热流密度。
不考虑温 差修正。
解：本题为水在环形通道内强制对流换热问题，要确定的是管子长度，因而可先假定管长满足充分发展的要求，然后再校核。
由定性温度 40)5525(21)(21=+⨯=''+'=f f m t t t ℃，查水的物性参数 ()K m W ⋅=/635.0λ，s Pa ⋅⨯=-6103.653η)/(4174K kg J c p ⋅=，31.4Pr =当量直径 m mm d d d e 02.020406012==-=-=4612104.15599)04.006.0(14.3103.6538.04)(4Re >=⨯⨯⨯⨯===-＋＋d d q ud m e ηπηρ属旺盛湍流，考虑到水被加热，取公式4.08.0Pr Re 023.0=Nu3.93)31.4()4.15599(023.04.08.0=⨯⨯=假设换热达充分发展 1=l c)/(3.296202.0635.03.932K m W d Nu h e ⋅=⨯==λ 换热量W t t c q f f p m 100176)2555(41748.0)(=-⨯⨯='-''=Φ而 )()(m w m w t t dl h t t hA -=-=Φπ所以m t t d h l m w 49.4)40100(04.014.33.2962100176)(=-⨯⨯⨯=-Φ=π605.22402.049.4>>==e d l 故换热已充分发展，不考虑管长修正。
