(完整word版)传热学简答题.docx
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以下是一些关于传热学的简答题及答案,供您参考:
1. 什么是导热系数?它与哪些因素有关?
答:导热系数是表示物质导热能力的一个物理量,单位是W/m·K。
其大小主要取决于物质的种类、温度、密度和湿度等因素。
一般来说,物质的导热系数随温度升高而降低,密度越大、湿度越高,导热系数也越大。
2. 为什么热水比冷水结冰更快?
答:热水比冷水结冰更快的现象称为“姆潘巴现象”。
其主要原因是热水在冷却过程中,温度下降得更快,导致水分子间的相对运动减缓,形成了一种较为无序的状态,这种无序状态使得水分子间的相互作用力减小,从而加速了结冰过程。
3. 什么是热阻?如何减小热阻?
答:热阻是指传热过程中阻碍热量传递的物理量。
减小热阻的方法有很多种,包括加强传热、改善传热方式、增加传热面积等。
加强传热可以通过提高物质的导热系数来实现;改善传热方式可以采用更有效的传热方式,例如使用热管、散热片等;增加传热面积可以通过增加换热面积来实现。
4. 什么是热对流?如何实现热对流?
答:热对流是指由于物质的运动而引起的热量传递现象。
实现热对流的方法包括自然对流和强制对流两种。
自然对流是由于物质内部温度不均匀而引起的流动;强制对流则是通过外部力量来驱动物质运动,从而实现热量传递。
5. 什么是热辐射?它与热传导、热对流有何不同?
答:热辐射是指物体通过电磁波的形式向外传递能量的过程。
它与热传导、热对流不同,不需要物质之间的直接接触或相对运动即可实现热量传递。
同时,热辐射的传递速度与介质无关,不受温度梯度的影响。
传热学课后简答题第一章思考题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。
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【实用版】
目录
一、传热学的基本概念
二、传热学的基本原理
三、传热过程的分类
四、传热方式及其特点
五、传热问题的解决方法
正文
传热学是研究热量传递规律的一门学科,主要研究在不同温度的物体或物体的不同部分之间,热量如何传递以及传递的速度等问题。
在工程技术、物理学、化学等领域都有广泛的应用。
一、传热学的基本概念
传热学首先要了解的是热量和温度。
热量是物体内部分子的热运动能量,温度则是物体内部分子热运动能量的一种表现。
当两个物体的温度不同时,就会发生热量的传递。
二、传热学的基本原理
传热学的基本原理是热量传递的方向性原理,即热量总是从高温物体传递到低温物体,或从物体的高温部分传递到低温部分。
三、传热过程的分类
传热过程主要分为三种:热传导、热对流和热辐射。
热传导是物体内部分子间的热量传递过程;热对流是流体(如气体、液体)中因温度不同而产生的流动引起的热量传递过程;热辐射则是物体因温度而产生的电磁波或光子的辐射引起的热量传递过程。
四、传热方式及其特点
热传导的特点是在固体中传热速度快,且传热方向与温度梯度方向相反;热对流的特点在于流体的传热速度较快,且传热方向与流速方向有关;热辐射的特点是传热速度快,且不受介质的影响,但在传热初期,热辐射的贡献较小。
五、传热问题的解决方法
解决传热问题一般有以下几种方法:一是通过材料的选择,改变传热方式,以达到最佳的传热效果;二是通过设备的设计,优化传热过程,提高传热效率;三是通过数值模拟,预测和优化传热过程。
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传热学(一)第一部分选择题1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( )A. 导温系数B. 导热系数C. 传热系数D. 密度2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?( )A. 雷诺数B. 雷利数C. 普朗特数D. 努谢尔特数3. 单位面积的导热热阻单位为 ( )A. B. C. D.4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。
A. 小于B. 等于C. 大于D. 无法比较5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面,其对流换热的热流密度为()A. B. C. D.6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热,如果流速等条件相同,则()A. 粗管和细管的相同B. 粗管内的大C. 细管内的大D. 无法比较7. 在相同的进出口温度条件下,逆流和顺流的平均温差的关系为()A. 逆流大于顺流B. 顺流大于逆流C. 两者相等D. 无法比较8. 单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的()A. 有效辐射B. 辐射力C. 反射辐射D. 黑度9. ()是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。
A. 灰体B. 磨光玻璃C. 涂料D. 黑体10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板,而遮热板表面的黑度应()A. 大一点好B. 小一点好C. 大、小都一样D. 无法判断第二部分非选择题•填空题(本大题共 10 小题,每小题 2 分,共 20 分)11. 如果温度场随时间变化,则为。
12. 一般来说,紊流时的对流换热强度要比层流时。
13. 导热微分方程式的主要作用是确定。
14. 当 d 50 时,要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。
15. 一般来说,顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。
16. 膜状凝结时对流换热系数珠状凝结。
17. 普朗克定律揭示了按波长和温度的分布规律。
18. 角系数仅与因素有关。
19. 已知某大平壁的厚度为 15mm ,材料导热系数为 0.15 ,壁面两侧的温度差为 150 ℃,则通过该平壁导热的热流密度为。
《传热学》考试试题库汇总(可编辑修改word版)《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。
1.热量传递的三种基本方式?机理?自然界是否存在单一的热量传递方式?举例答:三种方式为热传导,热辐射,热对流。
热传导是物体各部分之间不发生相对位移,依靠分子及自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递。
热对流是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、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。
热辐射是物体通过由于热的原因而产生的电磁波来传递能量的方式。
存在,太阳与地球间的热辐射,固体的热量由热的一端流向冷的一端。
2.导热系数及不同相态的材料导热系数差异? 答:n xt q ∂∂=λ,一般来说,导热系数:对于不同物质,金属固体>非金属固体>液体>气体;对于同种物质,固态>液态>气态。
它与物质的种类及热力学状态(温度、压力)等有关。
3.导热、对流、辐射换热之间的区别?答:导热与辐射中物体各部分是不发生相对位移的,而对流中流体各部分发生相对位移。
导热与对流均需要介质才能传递热量且无能量形式的转换,而辐射则不需要介质且有伴随着能量形式的转换。
4.什么是温度场?什么是温度梯度?答:各个时刻物体的各点温度所组成的集合称为温度场。
温度梯度是温度变化的速度与方向,它是温度变化最剧烈的方向。
5.等温线的概念与性质?答:温度场在同一瞬间相同温度的各点连成的线叫等温线。
物体中的任一条等温线要么形成一个封闭的曲线,要么终止在物体表面上,它不会与另一条等温线相交。
当等温线图上每两条相邻等温线的温度间隔相等时,等温线的疏密可直观的反映出不同区域导热热流密度的相对大小,等温线越密,热流密度越大。
6.导热微分方程及其理论依据? 答:Φ+∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂=∂∂)()()(zt z y t y x t x t pc λλλτ,依据为能量守恒定律,即导入微元体的总热流量+微元体内热源的生成热=导出微元体的总热流量+微元体热力学能的增量。
7.定解条件及常见边界条件?答:定解条件:使微分方程获得某一特定问题的解的附加条件。
开卷120分钟100分一、推断哪些论断是正确的,哪些是错误的,在A、B、C、D上划“√或“”°要求全划,不划不得分。
每题4分。
(8分)1、ε=JA,适用于漫灰表面B、当与环境温度平衡时适用于任何表面C,当环境为黑体时适用于任何表面D、适用于任何表面(答案:A)2、对绝热表面A,本身辐射=有效辐射B、有效福射=投射福射C、汲取辐射=本身辐射D、反射福射=投射福射(答案:B)二、相像准则=(日)2、水平圆管与气体白然对流放热公式为(3分)0.13(・)1/3给下列比例关系中各物理量添上正确的耗次。
〜d∙∆t∙[⅛j∙λ∙μ三、基本概念与公式1、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(3分)(答案:[χ],其中EJ)2、•平板置于座标K如图。
流体由左侧横向冲刷,写出该座标卜.平板边界层的动员方程与能量方程(4分)(答案:动量方程:K]:能量方程:KI)3、写出导热问题第三类边界条件的表达式,并在所用符号上打“J”表(答案:a、边界层的国度很薄,故尺度很小;b、法向速度梯度很大,故粘滞力很大:c、边界层流态分层流和紊流,紊流边界层紧赤壁处仍将是层流,称层流底层;d、流场可划分为主流区和边界层区,只有在边界层内才显示流体粘性的影响。
、边界层内法向压力恒定。
边界层理论的意义在「它把流场分为可用志向流体的欧拉方程描述的主流区和用粘性流体运动微分方程描述的边界层,从而大大简化了素流的求解过程。
)6、由小到大排列下述放热系数(2分)室外空气与墙放热可水蒸汽珠状凝聚可过热水蒸汽在管内强迫流淌被接着加热«1油箱内油被壁面加热可水箱内水被壁面冷却4水蒸汽膜状凝聚3(答案:7、节点划分如图,间距为回=回,四周流体温度为,放热系数为“,物体导热系数为4,写出稳定导热时,节点1的有限差分节点方程(5分)X(答案:I F )四、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I X I1出IT面的流量V与XO点的H部摩擦系数。
传热学--简答题《传热学》简答题导热部分1.热对流和对流换热是否为同一类传热现象,为什么?答:热对流和对流换热不是同一类传热现象。
热对流是指由于流体的宏观运动使不同温度的流体相对位移而产生的热量传递现象,是基本传热方式;对流换热是指流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。
2.热传导和对流换热是否为同一类传热现象,为什么?答:热传导和对流换热不是同一类传热现象。
热传导是指物体各部分无相对位移或不同物体直接接触时,依靠微观粒子热运动而进行的热量传递现象,是基本传热方式;对流换热是指流体与相互接触的固体表面之间的热量传递现象,是导热和热对流两种基本传热方式共同作用的结果。
3.一个稳态导热问题的完整数学描写应包括哪些部分,为什么?答:一个具体给定的稳态导热问题,其完整的数学描写应包括:导热微分方程式和其单值性条件两部分。
导热微分方程式建立起温度场的通用微分方程,其单值性条件一般包括几何条件、物理条件和边界条件等。
4.某非稳态导热问题的完整数学描写应包括哪些内容,为什么?答:一个具体给定的非稳态导热问题,其完整的数学描写应包括:导热微分方程式和其单值性条件两部分。
导热微分方程式建立起温度场的通用微分方程,其单值性条件一般包括几何条件、物理条件、时间条件和边界条件等。
5.导热微分方程式d2t/d2x=0的推导理论依据和已知条件是什么?答:导热微分方程式d2t/d2x=0的推导理论依据傅立叶定律和热力学第一定律,把物体内各点的温度联系起来,建立起温度场的通用微分方程;其推导的已知条件是:常物性、均匀连续、各向同性介质的没有内热源一维稳态导热。
6.推导导热微分方程式d2t/d2x+q v/λ=0的理论依据和已知条件是什么?答:导热微分方程式d2t/d2x=0的推导理论依据傅立叶定律和热力学第一定律,把物体内各点的温度联系起来,建立起温度场的通用微分方程;其推导的已知条件是:常物性、均匀连续、各向同性介质的有内热源一维稳态导热。
传热学简答题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))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 =)(0mH 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。
传热学简答题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22)W/(m·K) , W/(m· K) , W/(m· 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))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t 为t=t f -t h=t f t 0,其中ch(mH )mH hP ht 下降,可以采用以下几种措施:H H ,欲使测量误差A(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ta2 t2x第一类边界条件:τ>0,t w=f w(x,τ )第二类边界条件:τ>0,第三类边界条件:τ>0,tntsnf w (x, )wh t w t fw4.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。
)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t 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。
)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。