西安交通大学网络教育学院(专升本)《传热学-学习指南》
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传热学-学习指南
填空题
1. 热量传递的三种基本方式为：_________，_________，_________。
2. 直角坐标系中，一维稳态、常物性和无内热源的导热问题微分方程式为：_________。
3. 减小温度计套管的测温误差的措施有：_________，_________，_________等。
4. 影响对流换热表面传热系数大小的因素有_________，_________，_________等。（列举三条即可）。
5. 遮热板能削弱辐射换热的原因是_________。
6. 试比较空气、铜、水导热系数的大小_________。
7. 计算对流换热量的牛顿冷却公式为_________，表面传热系数的单位为_________。
8. 对流换热计算中，用_________准则数判断强制对流中流体的流动状态，用_________准则数判断自然对流中流体的流动状态。
9. 管内热流体通过圆管将热量传给冷流体，传递过程中各环节的热阻分为_________、_________、_________。
10. 黑体的定义为_________。温度为T黑体的辐射力为_________，单位为_________。
11. 傅里叶定律的数学表达式为： 。
12. 按流动起因不同，对流换热可分为： 。
13. 区分层流与湍流的无量纲准则数是 数，它的物理涵义是： 。
14. 管内热流体通过圆管将热量传给冷流体，传递过程中各环节的热阻分为_________、_________、_________。
15. 一个表面面积为A1，表面温度为T1，发射率为ε1的物体被包容在一个很大的空腔内，其中空腔表面面积为A2，表面温度为T2，发射率为ε2，请写出该物体和空腔表面间的辐射换热量的最简单表达式： 。
16. 集总参数法的适用条件是 。
17. 辐射换热基尔霍夫定律的成立条件是 。
18. 蒸汽凝结时，由于凝结液润湿壁面的能力不同，分为______
和 ，其中 的换热更强。
19. 如图所示，表面1和表面2在垂直纸面方向无限长，表面1对表面2的角系数为: 。 （已知圆的半径为R）
20. 直角坐标系中，三维常物性和无内热源的导热问题微分方程式为：_________。
21. 换热器传热过程方程为 。
22. 如下图所示，两表面面积分别为A1和A2，辐射换热的角系数X1,2= ，
角系数X2,1= ，角系数X1,1= ，角系数X2,2= 。
分析及解答题
1. 把热水倒入玻璃杯后，立即用手去抚摸玻璃杯的外表面时不感到杯子烫手。但如果用筷子快速搅拌热水，那么很快就会觉得杯子烫手。试解释这一现象。
2. 为什么许多高效能的保温材料都是蜂窝状多孔结构？
3. 不凝气体对凝结换热有怎样的影响？
4. 为什么我国东北地区的玻璃采用双层结构？
5. 有一内外均为表面光滑的圆管，冷空气流过管外，管内为热水，用管外的空气来冷却管内热水，为了加强换热效果，单纯提高水的流速是否能大幅增加水的散热量？为什么？
6. 对于室内取暖的暖气片，热量传递过程中各个环节的换热方式是什么？
7. 在火力发电厂中，常采用蒸汽再热循环提高热经济性，在再热器中，管外的高温烟气加热管内的蒸汽，蒸汽侧的换热强于烟气侧。为防止管壁温度过高，常在管内加装纵向内肋片。试从传热学角度分析其理由。
计算题
1. 在内径为80mm，长度为10 m的管子中，质量流量为100 kgh的空气须从20℃加热到50℃。为了达到此目的，试求管壁所应该保持的温度。（不考虑温差修正）
附注：
(1) 干空气的热物理参数
t℃ ()kgm3 cp[]kJ(kgK) 102[]W(mK) v106(ms)2 Pr
20 1.205 1.005 2.59 15.06
0.703
30 1.165 1.005 2.67 16.00
0.701
40 1.128 1.005 2.76 16.96 0.699
50 1.093 1.005 2.83 17.95 0.698
（2）管内湍流强制对流换热实验关联式为 ：0.8fff0.023 (0.3.4)nNuRePrn或0
2. 一直径为5 mm的小铅丸加热到200℃后，被置于30℃的油槽中淬火。槽中油的深度为3m，淬火装置使铅丸以02. ms的平均速度降到槽底，并立即以同样大小的速率上升到油面。铅丸表面与油之间的表面传热系数为35 WmK2。试求铅丸到达油槽底部和返回油面时的温度。
附注：
（1）铅的物性参数为11340 kgm3，c128 JkgK，35 WmK；
（2）0exp()hAVc。
3. 质量流量为0.03kg/s的空气在内径为80mm的直管内流动，入口温度为65℃，管壁的平均温度为140℃，求管子多长才能使空气加热到115℃。（不考虑温度修正）。
附注：
（1）空气物性取为：
1.009/()pckJkgK，23.1310/()WmK，621.510/()kgms，Pr=0.69.
（2）管内湍流强制对流换热实验关联式为 ：0.8fff0.023 (0.3.4)nNuRePrn或0
4. 一块厚度为6mm的合金铝板，在500℃下经过固溶处理后置于90℃的水中快速冷却，在500~250℃的范围内铝板与水之间的表面传热系数为2500 WmK，在250~90℃的温度范围内铝板与水之间的表面传热系数为22 500 WmK。试确定铝板温度降至120℃所需的时间。
附注：
（1）已知铝板的2883 kgm3，c1000 JkgK，78 WmK；
（2）0exp()hAVc
5. 一烘箱的箱门由两种保温材料A及B做成，且δA=2δB（如图所示）。已知λA=0.1W/（m.K），λB=0.06W/（m.K），烘箱内空气温度tf1=400℃，内壁面总表面传热系数h1=50 W/（m2.K）.为安全起见，希望烘箱门的外表面温度不得高于50℃。设可把烘门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度。环境温度tf2=25℃，外表面总传热系数h1=9.5 W/（m2.K）.
参考答案
填空题
1． 热传导、热对流、热辐射
2． 220tx
3． 管道外覆盖保温材料；加长测量套管；选用导热系数小的材料做套管；在强度允许的情况下，尽量采用薄壁套管；强化套管与流体的换热
4． 流动的起因、流动的速度与形态、流体有无相变、换热面的几何形状和大小及位置、流体的热物理性质
5． 总的辐射换热热阻增加
6． 铜>水>空气
7． =qhthAt或者，W/m2.K
8． Re；Gr
9．
111hdL，211ln2dLd，221hdL
10． 吸收比1，4ET，W/m2。
11． tqnn
12． 自然对流和强制对流
13． Re数，惯性力和粘性力之比
14．
111hdL，211ln2dLd，221hdL
15． 44121,2121111,2225.67[()()]100100111TTAAXA
16． Bi<0.1
17． 漫灰表面或物体与黑体换热且处于热平衡
18． 膜状凝结和珠状凝结，珠状凝结
19． 43
20． 2222220tttxyz
21． mkAt
22． 1，A1/A2，0，1- A1/A2
分析及解答题
1. 用筷子快速搅拌热水对流增强，会觉得烫手。
2. 中间夹一层空气，导热系数小，热阻大，增加了一层热阻。
3. 当蒸汽中含有空气或其他不凝性气体时，液膜表面附近将会积聚一层不凝气体，会大大降低凝结表面传热系数。
4. 双层玻璃中间夹一层空气，空气导热系数小，热阻大，增加了一层热阻，利于保暖。
5. 在传热过程中，壁温靠近换热能力较强或对流传热热阻小的一侧的流体温度，即蒸汽温度，从达到防止管壁温度过高的目的。
6. 热水通过对流换热到管子内壁，内壁通过导热到管子外壁，外壁通过对流换热及辐射换热到室外环境。
7. 管内水的换热强于管外的空气，是换热热阻小的环节，单纯提高水的流速来增强换热对降低传热过程总热阻起不到显著的效果，不能大幅增加水的散热量。
计算题
1. 定性温度：fff11()(2050)35 22ttt℃
空气物性：cpf kJ/(kgK)1005.，2f2.71510 W/(mK)
3f1.1465 kg/m，62f16.4810 m/s，0.7Pr
22fi100/3 6004.82 m/s1.14650.0844mqud
4if64.820.0823398.061016.4810udRe 湍流
0.80.40.80.4fff0.0230.023(23398.06)0.762.39NuRePr
22ffi62.392.7151021.17 W/(mK)0.08Nuhd
hdttqcttmpiwfff()()
3pffwfi1001.00510(5020)()3 6003550.7421.170.0810mqctttthd℃
检验要不要修正
i10125600.08d，则 c1
2. 首先检验是否可用集总参数法，为此计算BiV准则：
BihVAhdV63551063508333100033333..
可以采用集总参数法。
铅丸下降所需的时间为
1315 s0.2Hu
上升所需时间亦为215 s
由06exphcd有：
136353020030exp15140.1411340128510t℃
236353020030exp30101.3611340128510t℃
3. 264443.01010Re22207.6103.14160.0821.5md
