傳熱學簡答題

1、傳熱學_簡答題傳熱過程:熱量從壁一側(cè)的高溫流體通過壁傳給另一側(cè)的低溫流體的過程。導(dǎo)熱系數(shù):物體中單位溫度降單位時間通過單位面積的導(dǎo)熱量。熱對流：只依靠流體的宏觀運動傳遞熱量的現(xiàn)象稱為熱對流。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：單位面積上，流體與壁面之間在單位溫差下及單位時間內(nèi)所能傳遞的能量。保溫材料:國家標準規(guī)定，凡平均溫度不咼于350度導(dǎo)熱系數(shù)不大于 0.12w/（ m.k）的材料。溫度場：指某一時刻空間所有各點溫度的總稱。熱擴散率:a=表示物體被加熱或冷卻時，物體內(nèi)各部分溫度趨向均勻一致的能力。e臨界熱絕緣直徑de:對應(yīng)于總熱阻Ri為極小值的保溫層外徑稱為臨界熱絕緣直徑。集中參數(shù)法：當Bi0.1時，可以近似的認

2、為物體的溫度是均勻的，這種忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻，認為物體溫度均勻的分析方法。輻射力：單位時間內(nèi)，物體的每單位面積向半球空間所發(fā)射全波長的總能量。附近的單位波長間隔內(nèi)，向半球空間發(fā)射的單色輻射力：單位時間內(nèi)，物體的每單位面積，在波長能量。定向輻射力:單位時間內(nèi)，物體的每單位面積，向半球空間的某給定輻射方向上，在單位立體角內(nèi)所發(fā)射全波長的能量。單色定向輻射力：單位時間內(nèi)，物體的每單位面積，向半球空間的某給定輻射方向上，在單位立體角內(nèi)所發(fā)射在波長附近的單位波長間隔內(nèi)的能量。輻射強度:單位時間內(nèi)，在某給定輻射方向上，物體在與發(fā)射方向垂直的方向上的每單位投影面積，在單位立體角內(nèi)所發(fā)射全波長的能量稱為該方

3、向的輻射強度。有效輻射：單位時間離開單位面積表面的總輻射能。輻射隔熱：為減少表面間輻射換熱而采用高反射比的表面涂層，或在表面加設(shè)遮熱板，這類措施稱為輻射隔熱。黑體:能全部吸收外來射線，即1的物體。白體:能全部反射外來射線，即1的物體，不論是鏡面反射或漫反射。透明體:能被外來射線全部透射，即1的物體。熱流密度:單位時間單位面積上所傳遞的熱量。肋片效率:衡量肋片散熱有效程度的指標，定義為在肋片表面平均溫度tm下，肋片的實際散熱量 與0的比值。假定整個肋片表面處在肋基溫度t 0時的理想散熱量傳熱學_簡答題形狀因子：將有關(guān)涉及物體幾何形狀和尺寸的因素歸納在一起。CV時間常數(shù):以具有時間的量綱，時間常數(shù)

4、的數(shù)值越小表示測溫元件越能迅速地反映流體的溫度變化。hA蓄熱系數(shù):當物體表面溫度波振幅為 1度時導(dǎo)入物體的最大熱流密度。S=J2 ；對流換熱:流體與固體壁直接接觸時所發(fā)生的熱量傳遞過程。自摸化現(xiàn)象：自然對流紊流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與定型尺寸無關(guān)的現(xiàn)象。膜狀凝結(jié)：若凝結(jié)液能很好地潤濕壁面，凝結(jié)液將形成連續(xù)的膜向下流動。珠狀凝結(jié)：若凝結(jié)液不能很好的潤濕壁面，則凝結(jié)液將聚成一個個的液珠。大空間沸騰：高于飽和溫度的熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所進行的沸騰。飽和沸騰:一定壓強下，當液體主體為飽和溫度ts,而壁面溫度tw高于ts時的沸騰。過冷沸騰：若主體溫度低于ts，而tw已超過ts時發(fā)生的沸騰。沸騰溫差：

5、飽和沸騰時，壁溫與飽和溫度之差。熱輻身寸:由于自身溫度或熱運動的原因而激發(fā)產(chǎn)生的電磁波傳播。熱射線：通常把 0.1100 m范圍的電磁波稱熱射線?；殷w：指物體單色輻射力與同溫度黑體單色輻射力隨波長的變化曲線相似，或它的單色發(fā)射率不隨波長變化。角系數(shù)：表示表面發(fā)射出的輻射能中直接落到另一表面的百分數(shù)。效能： 換熱器的實際傳熱量與最大可能的傳熱量max之比。傳熱單元NTU :表示換熱器傳熱量大小的一個無量綱。NTU=kAC min定型尺寸:在分析計算中可采用對換熱有決定意義的特征尺寸作為依據(jù)，這個尺寸稱定型尺寸。污垢熱阻： 換熱器運行一段時間后，換熱表面上常常會覆蓋一層垢層，表示為附加的熱阻，稱為

6、污垢熱阻。流動進口段：流體從進入管口開始，需經(jīng)歷一段距離，管段面流速分布和流動狀態(tài)才能達到定型，這段距離稱流動進口段。流動充分發(fā)展段：Z tw與管內(nèi)任意點的溫度t組成的無量綱溫度（胃）隨管長保持不變，即-（亙 -）=0的距離。X tw t f傳熱學_簡答題1熱量傳遞有哪幾種基本方式？它們各自的傳熱機理是什么？熱量傳遞有三種基本方式：導(dǎo)熱、對流和熱輻射。物體各部分間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞 稱為導(dǎo)熱（或稱為熱傳導(dǎo)）。對流是指由于流體的宏觀運動，從而流體各部分之間發(fā)生相對位移、冷熱流體相互摻混所引起的熱量 傳遞過程。物體會因為各種原因發(fā)出輻射能，

7、其中因為熱的原因發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。自然界中各個物 體都不停地向空間發(fā)出熱輻射，同時又不斷地吸收其他物體發(fā)出的熱輻射。輻射與吸收過程的綜合結(jié)果就 造成了以輻射方式進行的物體間的熱量傳遞 一一輻射換熱。2什么叫傳熱過程？傳熱系數(shù)的定義及物理意義是什么？熱量由壁面一側(cè)的流體通過壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)的流體中去的過程稱為傳熱過程。傳熱系數(shù)，數(shù)值上它等于冷、熱流體間溫壓t 1C、傳熱面積A 1 m2時的熱流量的值，是表征傳熱過程強烈程度的標尺。傳熱過程越強，傳熱系數(shù)越大，反之越小。3簡述接觸熱阻，污垢熱阻的概念。兩個名義上互相接觸的固體表面，實際上接觸僅發(fā)生在一些離散的面積元上。在未接觸的界面之間的間

8、隙中常常充滿了空氣，熱量將以導(dǎo)熱及輻射的方式穿過這種氣隙層。這種情況與兩固體表面真正完全接 觸相比，增加了附加的傳遞阻力，稱為接觸熱阻。換熱器運行一段時間后，換熱面上常會積起水垢、污泥、油污、煙灰之類的覆蓋物垢層。所有這些覆 蓋物層都表現(xiàn)為附加的熱阻，使傳熱系數(shù)減小，換熱器性能下降。這種熱阻稱為污垢熱阻。4簡述對流換熱和傳熱過程的區(qū)別、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) （對流換熱系數(shù)）和傳熱系數(shù)的區(qū)別。對流換熱是指流體流過一個物體表面時的熱量傳遞過程。傳熱過程是指熱量由壁面一側(cè)的流體通過壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)的流體中去的過程。傳熱過程包含著三個環(huán) 節(jié)：（1）從熱流體到壁面高溫側(cè)的熱量傳遞；（2）從壁面高溫側(cè)到壁面低溫側(cè)的

9、熱量傳遞，亦即穿過固體壁的導(dǎo)熱；（3 ）從壁面低溫側(cè)到冷流體的熱量傳遞。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是對流換熱計算時的比例系數(shù), 狀、大小與布置，而且還與流速有密切的關(guān)系。h ，它不僅取決于流體的物性以及換熱表面的形A t傳熱系數(shù)為傳熱過程計算時的比例系數(shù),k，其大小不僅取決于傳熱過程的兩種流體的1 _ 1_hih2種類，還與過程本身有關(guān)。5簡述導(dǎo)熱系數(shù)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)和傳熱系數(shù)之間的區(qū)別。導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料導(dǎo)熱性能優(yōu)劣的參數(shù)，即是一種物性參數(shù)。不同材料的導(dǎo)熱系數(shù)值不同，即使是同一種材料，導(dǎo)熱系數(shù)值還與溫度等因素有關(guān)。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是表征對流換熱強弱的參數(shù)，它不僅取決于流體的物性以及換熱表面的形狀、大小與布 置，

10、而且還與流速有密切的關(guān)系，是取決于多種因素的復(fù)雜函數(shù)。傳熱系數(shù)是表征傳熱過程強烈程度的標尺，其大小不僅取決于參與傳熱過程的兩種流體的種類，還與過程本身有關(guān)，如流速的大小，有無相變等。6簡述溫度場，等溫面，等溫線的概念。物體中存在著溫度的場，稱為溫度場，它是各時刻物體中各點溫度分布的總稱。溫度場中同一瞬間同溫度各點連成的面稱為等溫面。在任何一個二維的截面上等溫面表現(xiàn)為等溫線。7. 寫出導(dǎo)熱問題三類邊界條件的定義及其數(shù)學描述。（1 ）規(guī)定了邊界上的溫度值，稱為第一類邊界條件。其數(shù)學描述為：0時，tw f1。對于穩(wěn)傳熱學簡答題態(tài)導(dǎo)熱問題，tw =常量。(2 )規(guī)定了邊界上的熱流密度值，成為第二類邊界

11、條件。其數(shù)學描述為： 0時， -f2，式中，n為表面A的外法線方向。對于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題，qw =常量。n w(3)規(guī)定了邊界上物體與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及周圍流體的溫度tf ,成為第三類邊界條件。其數(shù)學描述為:h tw tf 。在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，式中h及tf均可為時間的函數(shù)。8, 導(dǎo)熱系數(shù)為什么和物體溫度有關(guān)？而在實際工程中為什么經(jīng)常將導(dǎo)熱系數(shù)作為常數(shù)？物體各部分間不發(fā)生相對位移時，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞 稱為導(dǎo)熱。導(dǎo)熱系數(shù)是表征材料熱性能優(yōu)劣的參數(shù)。而微觀粒子的熱運動與溫度密切相關(guān)，因此導(dǎo)熱系數(shù) 和物體溫度有關(guān)。在實際工程中，在相當?shù)臏囟确秶鷥?nèi)導(dǎo)熱系數(shù)隨

12、物體溫度的變化較小，因此常常將導(dǎo)熱系數(shù)作為常數(shù)。9. 什么是形狀因子？如何應(yīng)用形狀因子進行多維導(dǎo)熱問題的計算？導(dǎo)熱問題中，兩個等溫面間導(dǎo)熱熱流量總是可以表示成以下統(tǒng)一的形式：S t1 t2，其中，S與導(dǎo)熱物體的形狀及大小有關(guān)，成為形狀因子。形狀因子S是有量綱的物理量，其單位為m。在多維導(dǎo)熱問題中，如已知兩個等溫面的溫度，計算出形狀因子，帶入S t1 t2，即可求得兩個等溫表面之間的導(dǎo)熱熱流量。10簡述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分類及各類型的特點。根據(jù)物體隨時間的推移而變化的特性可以將非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱區(qū)分為兩類：物體的溫度隨時間的推移逐漸趨近于恒定的值及物體的溫度隨時間而作周期性的變化。前者物體中的溫度分布存在著兩

13、個不同的階段。在第一階段里，溫度分布呈現(xiàn)出主要受初始溫度分布 控制的特性，即在這一階段中物體中的溫度分布受初始溫度分布很大的影響。這一初始階段稱為非正規(guī)狀 況階段。當過程進行到一定深度時，物體的初始溫度分布的影響逐漸消失，物體中不同時刻的溫度分布主 要取決于邊界條件和物性，此時非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程進入到了第二個階段，即正規(guī)狀況階段。后者物體中各點的溫度及熱流密度都隨時間作周期性的變化。11簡述Bi準則數(shù)，F(xiàn)o準則數(shù)的定義及物理意義。h IBi ，表征固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與其界面上換熱熱阻比值的無量綱數(shù)。Fo 話，非穩(wěn)態(tài)過程的無量綱時間，表征過程進行的深度。12. Bi 0和Bi各代表什么樣的換熱條件？B

14、i ，Bi 0時，/1/h，物體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻/幾乎可以忽略，因而任一時刻物1/ h體中各點的溫度接近均勻，并隨著時間的推移，逐漸趨近于周圍流體的溫度。Bi 時，1/h / ，表面對流換熱熱阻1/ h幾乎可以忽略，因而過程一開始物體的表面溫度變化到周圍流體溫度。隨著時間的 推移，物體內(nèi)部各點的溫度逐漸趨近于周圍流體的溫度。13. 簡述集總參數(shù)法的物理意義及應(yīng)用條件。忽略物體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻的簡化分析方法稱為集總參數(shù)法。如果物體的導(dǎo)熱系數(shù)相當大，或者幾何尺寸 很小，或表面 換熱系數(shù)極低 ，則其導(dǎo) 熱問題都可能 屬于這一類型的非穩(wěn)態(tài) 導(dǎo)熱問題。一般以式傳熱學簡答題Biv 0.1M作為容許采用集總參數(shù)法

15、的判斷條件，其中M是與物體幾何形狀有關(guān)的無量綱數(shù)。14. 無限大平板和半無限大平板的物理概念是什么？半無限大平板的概念是如何應(yīng)用在實際 工程問題中的？所謂無限大平板是對實際物體的一種抽象及簡化處理。當一塊平板的長度和寬度遠大于其厚度，因而平板的長度和寬度的邊緣向四周的散熱對平板內(nèi)的溫度分布影響很小，以致于可以把平板內(nèi)各點的溫度看 作僅是厚度的函數(shù)時，該平板就是一塊“無限大”平板。所謂半無限大平板，幾何上是指從x 0的界面開始向正的x方向無限延伸的平板若一具有有限厚度和均勻初溫的平板，其一側(cè)表面的邊界條件突然受到熱擾動。當擾動的影響還局限在表面附近而尚未深入到平板內(nèi)部中去時，就可有條件地把該平板

16、視為一“半無限大平板”。15. 對流換熱是如何分類的？影響對流換熱的主要物理因素有哪些？對流換熱的分類如下所示：影響對流換熱的因素主要有以下五個方面：（1）流體流動的起因；（2）流體有無相變；（3）流體的流動狀態(tài)；（4）換熱表面的幾何因素；（5）流體的物理性質(zhì)16. 速度邊界層和溫度邊界層的物理意義和數(shù)學定義是什么？在固體表面附近流體速度發(fā)生劇烈變化的薄層稱為流動邊界層，又稱速度邊界層。通常規(guī)定達到主流速度的99%處的距離為速度邊界層的厚度，記為。固體表面附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的薄層稱為溫度邊界層或熱邊界層，其厚度記為t。一般以過余溫度為來流過余溫度的 99%處定義為t的外邊界。17. 管外

17、流和管內(nèi)流的速度邊界層有何區(qū)別？管外流情況下，換熱壁面上的速度邊界層能自由發(fā)展，不會受到鄰近壁面存在的限制。 管內(nèi)流情況下，當流體從大空間進入圓管時， 速度邊界層有一個從零開始增長直到匯合于管子中心線 的過程。18. 什么是特征長度和定性溫度？選取特征長度的原則是什么？出現(xiàn)在特征數(shù)定義式中的幾何尺度稱為特征長度。用以決定流體物性參數(shù)的溫度稱為定性溫度。選取特征長度的原則為：要把所研究問題中具有代表性的尺度取為特征長度。19. 對管內(nèi)流和管外流，Re準則數(shù)中的特性長度的取法是不一樣的，說明其物理原因。選取特征長度時，要把所研究問題中具有代表性的尺度取為特征長度。由于管內(nèi)流和管外流的換熱面不同，管

18、內(nèi)流的換熱面為管壁內(nèi)表面，因此取管內(nèi)徑為特征長度；管外流的換熱面為管壁外表面，因此取 管外徑為特征長度。20什么是相似原理？判斷物理現(xiàn)象相似的條件是什么？相似原理在工程中有什么作用？對于兩個同類的物理現(xiàn)象，如果在相應(yīng)的時刻與相應(yīng)的地點上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量 對應(yīng)成比例，則稱此兩現(xiàn)象彼此相似。判斷兩個同類物理現(xiàn)象相似的條件是：（1）同名的已定特征數(shù)相等；（2）單值性條件相似。所謂單值性條件，是指使被研究的問題能被唯一地確定下來的條件，它包括：（1）初始條件；（2）邊界條件；（3）幾何條件；（4）物理條件。相似原理可用來指導(dǎo)試驗的安排及試驗數(shù)據(jù)的整理，也可用來知道?；囼?。21. Nu，Re，Pr，

19、Gr準則數(shù)的物理意義是什么？傳熱學_簡答題h INu，是壁面上流體的無量綱溫度梯度。Re 仝，是慣性力與粘性力之比的一種度量。cpPr 匕一，是動量擴散厚度與熱量擴散厚度之比的一種度量。aGrgl3 t2 ，是浮升力與粘性力之比的一種度量。22. 簡述膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)的概念。如果凝結(jié)液體能很好地濕潤壁面，它就在壁面上鋪展成膜。這種凝結(jié)形式稱為膜狀凝結(jié)。當凝結(jié)液體不能很好地濕潤壁面時，凝結(jié)液體在壁面上形成一個個的小液珠，稱為珠狀凝結(jié)。23. 對于單根管子，有那些因素影響層流膜狀凝結(jié)換熱？它們起什么作用？(1)不凝結(jié)氣體在靠近液膜表面的蒸氣側(cè)，隨著蒸氣的凝結(jié)，蒸氣分壓力減小而不凝結(jié)氣體的分壓力增

20、大。蒸氣在抵達液膜表面進行凝結(jié)前，必須以擴散方式穿過聚積在界面附近的不凝結(jié)氣體層。因此，不凝結(jié)氣體層的存 在增加了傳遞過程的阻力。同時蒸氣分壓力的下降，使相應(yīng)的飽和溫度下降，減小了凝結(jié)的驅(qū)動力t，也使凝結(jié)過程削弱。(2 )蒸氣流速蒸氣流速高時，蒸氣流對液膜表面會產(chǎn)生明顯的粘滯應(yīng)力。其影響又隨蒸氣流向與重力場同向或異向、流速大小以及是否撕破液膜等而不同。一般來說，當蒸氣流動方向與液膜向下的流動同方向時，使液膜拉 薄，h增大；反方向時則會阻滯液膜的流動使其增厚，從而使 h減小。(3 )過熱蒸氣對于過熱蒸氣，只要把計算式中的潛熱改用過熱蒸氣與飽和液的焓差，亦可用飽和蒸氣的實驗關(guān)聯(lián)式計算過熱蒸氣的凝結(jié)

21、換熱。(4)液膜過冷度及溫度分布的非線性只要用r代替計算公式中的r，就可以照顧到這兩個因素的影響：r r 0.68cp ts tw 。(5 )管內(nèi)冷凝以水平管中的凝結(jié)為例，當蒸氣流速低時，凝結(jié)液主要積聚在管子的底部，蒸氣則位于管子上半部。 如果蒸氣流速比較高，則形成所謂環(huán)狀流動，凝結(jié)液較均勻地展布在管子四周，而中心則為蒸氣核。隨著 流動的進行，液膜厚度不斷增厚以致凝結(jié)完時占據(jù)了整個截面。(6)凝結(jié)表面的幾何形狀用各種帶有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜減薄，以及使已凝結(jié)的液體盡快從換熱表面上排泄掉。這樣可以強化膜狀凝結(jié)換熱。24. 對于實際凝結(jié)換熱器，有那些方法可以提高膜狀凝結(jié)換熱系數(shù)？(1 )排

22、除不凝結(jié)氣體(2)使蒸氣流動方向與液膜向下的流動同方向(3)管外側(cè)強化凝結(jié)的表面結(jié)構(gòu)(4)管內(nèi)側(cè)采用擾動避免液膜厚度不斷增厚25. 什么是黑體，灰體？實際物體在什么樣的條件下可以看成是灰體？吸收比1的物體叫做絕對黑體，簡稱黑體。在熱輻射分析中，把光譜吸收比與波長無關(guān)的物體稱為灰體。對工程計算而言，只要在所研究的波長范圍內(nèi)光譜吸收比基本上與波長無關(guān)，則灰體的假定即可成立，而不必要求在全波段范圍內(nèi)為常數(shù)傳熱學_簡答題26. 物體的發(fā)射率，吸收比，反射比，穿透比是怎樣定義的？發(fā)射率和反射比有何不同？實際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值稱為實際物體的發(fā)射率，記為。物體對投入輻射所吸收的百分數(shù)稱為

23、該物體的吸收比。物體對投入輻射所反射的百分數(shù)稱為該物體的反射比。 投入輻射穿透物體的百分數(shù)稱為該物體的穿透比。發(fā)射率是表征實際物體輻射力的大小。反射比是表征物體對投入輻射的反射能力的大小。27. 簡述漫灰表面的概念。輻射表面是具有漫射特性(包括自身輻射和反射輻射)的灰體，簡稱漫灰表面。28. 物體的發(fā)射率取決于物體本身，而不涉及外部條件。因此，發(fā)射率可看成是物性。但是 吸收比與外界條件有關(guān)。為什么對于灰體，吸收比也可看成是物性，并等于發(fā)射率？按灰體的定義，其吸收比與波長無關(guān)，在一定溫度下是一個常數(shù)。假設(shè)在某一溫度T下，一灰體與黑體處于熱平衡，按基爾霍夫定律T T。然后，考慮改變該灰體的環(huán)境，使其所受到的輻射不是來自同溫下的黑體輻射，但保持其自身溫度不變，此時考慮到發(fā)射率及灰體吸收比的性質(zhì)，顯然仍有T T。所以對于灰體，一定有。29. 簡述黑