西安交大热工基础第12章 辐射换热2
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《热工基础及应用》第3版知识点第一章 热能转换的基本概念本章要求:1.掌握研究热能转换所涉及的基本概念和术语;2.掌握状态参数及可逆过程的体积变化功和热量的计算;3.掌握循环的分类与不同循环的热力学指标。
知识点:1.热力系统:根据研究问题的需要和某种研究目的,人为划定的一定范围内的研究对象称为热力系统,简称热力系或系统。
热力系可以按热力系与外界的物质和能量交换情况进行分类。
2.工质:用来实现能量相互转换的媒介物质称为工质。
3.热力状态:热力系在某瞬时所呈现的宏观物理状态称为热力状态。
对于热力学而言,有意义的是平衡状态。
其实现条件是:0,0,0p T μ∆=∆=∆=。
4. 状态参数和基本状态参数:描述系统状态的宏观物理量称为热力状态参数,简称状态参数。
状态参数可按与系统所含工质多少有关与否分为广延量(尺度量)参数和强度量状态参数;按是否可直接测量可分为基本和非基本状态参数。
5. 准平衡(准静态)过程和可逆过程:准平衡过程是基于对热力过程的描述而提出的。
实现准平衡过程的条件是推动过程进行的不平衡势差要无限小,即0p ∆→,0T ∆→(0μ∆→)。
6、热力循环:为了实现连续的能量转换,就必须实施热力循环,即封闭的热力过程。
热力循环按照不同的方法可以分为:可逆循环和不可逆循环;动力循环(正循环)和制冷(热)循环(逆循环)等。
动力循环的能量利用率的热力指标是热效率:0=t H W Q η;制冷循环能量利用率的热力学指标是制冷系数:L 0=Q W ε。
第二章 热力学第一定律本章要求:1. 深入理解热力学第一定律的实质;2. 熟练掌握热力学第一定律的闭口系统和稳定流动系统的能量方程。
知识点:1. 热力学第一定律:是能量转换与守恒定律在涉及热现象的能量转换过程中的应用。
热力学第一定律揭示了能量在传递和转换过程中数量守恒这一实质。
2. 闭口系统的热力学第一定律表达式,即热力学第一定律基本表达式:Q U W =∆+。
第十一章 辐射换热补充例题: 一电炉的电功率为1kW ,炉丝温度847℃,直径为1mm ,电炉的效率(辐射功率与电功率之比)为0.96。
试确定所需炉丝的最短长度。
若炉丝的发射率为0.95,则炉丝的长度又是多少?解:∵ 96.0=W AE b ∴ W T C l r o 96.010024=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅⋅πm T C d W l 425.32.1167.5001.0100096.010096.04401=⨯⨯⨯⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅=ππm 425.3=若 95.0=ε,96.0=W E A b ε;m l l 601.395.0425.395.012===11.7 用热电偶温度计测得炉膛内烟气的温度为800℃,炉墙温度为600℃。
若热电偶表面与烟气的对流换热系数h =50W/(m 2·℃),热电偶表面的发射率为0.8,试求烟气的真实温度。
已知:t 1 = 800℃,t w = 600℃, h =50 W/(m 2.℃),ε1= 0.8 求:t f =?解:本题可由热平衡法求解。
热辐射: ∵ A 1<<A 2 ∴ )(441111wb T T A -=σεφ 对流换热: )(112T T hA f -=φ 在稳态下: 21φφ=∴ 6.14756.1748)(44111==-+=K T T hT T w b f σε℃为减少测量误差,可利用以下措施:① 减少ε1(采用磨光热电偶表面的方法,但往往由于生锈和污染而降低效果);② 提高接点处的h 值(可采用抽气装置来加大流速); ③ 管外敷以绝热层,使T w ↑; ④ 加设遮热罩(遮热罩两端是空的,使废气能与接点接触)。
接点与壁面之间有辐射换热,其辐射换热量即为接点的热损失,这一损失,应通过废气对接点的对流换热进行补偿。
第十二章 传热过程和换热器热计算基础12.1 冬季室内空气温度t f 1=20℃,室外大气温度t f 2=―10℃,室内空气与壁面的对流换热系数h 1=8W/(m 2·℃),室外壁面与大气的对流换热系数h 2=20W/(m 2·℃),已知室内空气的结露温度t d =14℃,若墙壁由λ=0.6W/(m ·℃) 的红砖砌成,为了防止墙壁内表面结露,该墙的厚度至少应为多少?解:传热问题热阻网络:热流密度 2121212111h h t t R R R t t q f f C C f f ++-=++-=λδλ (1)若墙壁内壁面温度t =t d =14℃时会结露,由于串联热路中q 处处相等,所以 2212211h t t R R t t q f w C f w +-=+-=λδλ (2)(1)、(2)联立求解,可求得q 和墙的厚度δ。
西安交通大学“热工基础”课程教学大纲英文名称:FUNDAMENTS OF THERMODYNAMICS AND HEAT TRANSFER课程编码:ENPO2103学时: 48 学分:2.5适用对象:机械工程与自动化、材料科学与工程、飞行器设计与工程、飞行器制造工程和工程力学等本科生 先修课程:高等数学,大学物理使用教材及参考书:教材《热工基础与应用》(第二版) 傅秦生 赵小明 唐桂华. 北京:机械工业出版社,2007参考书《热工基础》 张学学,李桂馥. 北京:高等教育出版社 2000《传热学》(第四版) 杨世铭 陶文铨. 北京:高等教育出版社 2006《工程热力学》 刘桂玉 刘志刚 阴建民 何雅玲. 北京:高等教育出版社 1998一、课程性质、目的及任务热工基础是讲授热能与机械能相互转换基本理论和热量传递规律,以提高热能利用完善程度的一门技术基础课,是机械学院机械工程与自动化专业、材料学院材料科学与工程专业、航空航天学院飞行器设计与工程专业、飞行器制造工程专业和建力学院工程力学等专业的一门必修课程。
本课程为学生学习有关专业课程和将来解决热工领域的工程技术问题奠定坚实的基础,如:热能和机械能的相互转换,热量传递,温度场和材料热应力分析,耗散结构和有关本构结构、热力耦合问题的解决等。
通过本课程学习,应该使学生掌握包括热力学和传热学两方面的热工理论知识,获得有关热科学的基本计算训练和解决有关热工工程问题的基本能力。
同时还应为学生对热学科的建模和问题的处理奠定基础。
二、教学基本要求1.掌握热能和机械能相互转换的基本规律,以解决工程实际中有关热能和机械能相互转换的能量分析计算和不可逆分析计算;2.掌握包括理想气体、蒸气和湿空气在内的常用工质的物性特点,能熟练应用常用工质的物性公式和图表进行物性计算;3.掌握不同工质热力过程的基本分析方法,能对工程热力过程进行计算,具有解决实际工程中有关热能转换的能量分析和计算能力;4.掌握包括导热、对流换热、辐射换热三种热量传递方式的机理,进而掌握热量传递的基本规律和基本理论;5.能对较简单的工程传热问题进行分析和计算,具有解决较简单的传热问题,尤其解决是与力学分析有关的传热问题的能力;三、教学内容及要求第一章能源概论1.内容: 能源和热能利用的基本知识:本学科研究对象,主要内容和方法。
传热简答题整理林夕第0章:绪论1.传热学的分析方法?答:实验测定、理论分析和数值模拟。
第1章:导论1.热水瓶的保温原理?答:真空消除了对流和导热,渡银面降低了辐射传热。
第2章:热传导引论1.测热导率的方法?(q=kAΔT/L)答:①稳态法:热流计法,防护热板法,圆管法。
②非稳态法:热线法,闪光法。
(1)热流计法(2)防护热板法(3)圆管法注:最后一个为热导率极低的测量方法,不能用(2)的原因:注:应该是沿径向一维导热,轴向热损会很显著。
第3章:一维、稳态热传导第4章:二维稳态导热第5章:瞬态导热1.毕渥数的物理意义,说明Bi->0,Bi->∞代表什么?是否当Bi->0时边界绝热?答:Bi=hL/k=(L/k)/(1/h),固体内热阻与边界层热阻之比。
①Bi->0时,1/h>>L/k,即相对于表面对流换热热阻,固体内部热阻几乎可以忽略不计。
②Bi->∞时,1/h<<L/k,即相对于固体内部热阻,表面对流换热热阻几乎可以忽略不计。
不赞成边界绝热观点。
第6章:对流导论1.测对流系数的方法?(q=hA(Ts-T∞))答:①稳态法:直接法。
②非稳态法:集总热容法。
(1)直接法(2)集总热容法2.模型与原设备(同类)现象相似的条件?答:单值性条件相似,同名已定准则相等。
注:3.传热学对流与流体力学对流的区别?答:①传热学对流:当一个表面和一种运动的流体处于不同温度时,他们之间发生的传热称为对流。
②流体力学对流:对流过程指流体处于宏观流动状态下,控制体V中c(流体单位体积中携带的物理量,如密度、热量、污染浓度等)的总量因对流而发生变化。
第7章:外部流动第8章:内部流动第9章:自然对流第10章:沸腾和凝结1.在设计冷凝器时,采用水平管好还是垂直管好?为什么?答:采用水平管好。
凝结液是一个热阻,水平管1在重力方向上尺寸很短,而垂直管在重力方向上尺寸长。
因此,在相同条件下采用水平管,表面形成的液膜更薄,传热效果更好。