傳熱學(xué)總復(fù)習(xí)試題及答案【第五版】【精】【_必備】(DOC)

1、總復(fù)習(xí)題?對流換熱：程稱為.強制對流：由于外力作用或其它壓差作用而引起的流動自然對流：由于流體各部分溫度不同，致使各部分密度不同引起的流動?流動邊界層：當(dāng)具有粘性的流體流過壁面時，由于粘滯力的作用，壁面附近形成一流體薄層，在這一層中流體的速度迅速下降為零，而在這一流層外，流體的速度基本達(dá)到主流速度這一流體層即為-.? 溫度邊界層：當(dāng)具有粘性的流體流過壁面時，會在壁面附近形成一流體薄層，在這一層中 流體的溫度迅速變化，而在這一流層外，流體的溫度基本達(dá)到主流溫度.這一流體層即為? 熱輻射：物體由于本身溫度而依靠表面發(fā)射電磁波而傳遞熱量的過程稱為 本身溫度而依靠表面發(fā)射電磁波而傳遞熱量的過程成為熱輻

2、射物體由于輻射力：物體在單位時間內(nèi)由單位表面積向半球空間發(fā)射的全部波長的輻射能的總量?單色輻射力：物體在單位時間內(nèi)，由單位表面積向半球空間發(fā)射的波長在范圍內(nèi)的輻射能量.入+d入? 立體角：是一個空間角度，它是以立體角的角端為中心，作一半徑為r的半球，將半球 表面上被立體角切割的面積與半徑平方r2 的比值作為 的大小.?定向輻射強度：單位時間內(nèi)，在單位可見面積稱為-.,單位立體角內(nèi)發(fā)射的全部波長的輻射能量? 傳質(zhì)：在含有兩種或兩種以上組分的流體內(nèi)部 向低濃度方向轉(zhuǎn)移，以減弱這種濃度不均勻的趨勢,如果有濃度梯度存在，則每一種組分都有.物質(zhì)由高濃度向低濃度方轉(zhuǎn)移過程稱為基本概念： ? 薄材：在加熱或

3、冷卻過程中，若物體內(nèi)溫度分布均勻，在任意時刻都可用一個溫度來代表 整個物體的溫度，則該物體稱為-.? 傳熱：由熱力學(xué)第二定律，凡是有溫差的地方，就有熱量自發(fā)地從高溫物體向低溫物體轉(zhuǎn) 移，這種由于溫差引起的熱量轉(zhuǎn)移過程統(tǒng)稱為-.導(dǎo)熱：是指物體內(nèi)不同溫度的各部分之間或不同溫度的物體相接觸時，發(fā)生的熱量傳輸?shù)默F(xiàn).物體各部分之間不發(fā)生相對位移，僅依靠物體內(nèi)分子原子和自由電子等微觀粒子的熱運動而產(chǎn)的熱能傳遞成為熱傳導(dǎo)簡稱導(dǎo)熱? 對流：指物體各部分之間發(fā)生相對位移而引起的熱量傳輸現(xiàn)象.由于流體的宏觀運動而引起的流體各部分之間發(fā)生相對位移，冷熱流體相互滲混所導(dǎo)致的熱量傳遞過程指流體流過與其溫度不同的物體表面

4、時，流體與固體表面之間發(fā)生的熱量交換過傳質(zhì)，有? 分子擴散傳質(zhì)：靜止的流體中或在垂直于濃度梯度方向作層流流動的流體中的微觀分子運動所引起，稱為-對流流動傳質(zhì)：在流體中由于對流摻混引起的質(zhì)量傳輸有效輻射：單位時間內(nèi)，離開所研究物體單位表面積的總輻射能Q 1的份灰體：單色吸收率，單色黑度與波長無關(guān)的物體 ? 角系數(shù)：有表面1投射到表面2的輻射能量Q 1 7 2占離開表面1的總能量 數(shù)，稱為表面1對表面2的角系數(shù).輻射換熱：物體之間通過相互輻射和吸收輻射能而產(chǎn)生的熱量交換過程填空題：當(dāng)輻射投射到固液表面是表面輻射，投射到氣體表面是輻射。容積氣體常數(shù)R量綱是。L 2 t -2 T -1 倍。漫輻射強制

5、對流換熱的準(zhǔn)數(shù)方程形式為 Nu=f(Re ,Pr)描述流體運動方法有兩種方法拉氏法,歐拉法?當(dāng)輻射物體是-漫輻射表面-時，輻射力是任何方向上定向輻射強度的-3.14-表面，刃?對于一個穩(wěn)態(tài)的流動傳熱現(xiàn)象而言，其準(zhǔn)數(shù)方程式可表示為Nu=f（Re，Pr，Gr）自然對流換熱的準(zhǔn)數(shù)方程式可表示為 Nu=f( Pr,Gr)?熱輻射過程中涉及到的三種理想物體有-黑體透明體鏡體鏡體黑體，透明體，實際上大部分工程材料在-紅外線-范圍內(nèi)，都表現(xiàn)出灰體性質(zhì)紅外線善于發(fā)射的物體同時也善于-吸收-吸收角系數(shù)是一個與有關(guān)的純幾何量輻射物體的尺寸，空間位置? 實際物體的輻射力與-輻射來自黑體的吸收率-的比值恒等于-同溫下

6、-的黑體的輻射力 輻射來自于黑體的吸收率 ，同溫度下灰體與其他物體輻射換熱時，首先要克服-表面熱阻-達(dá)到節(jié)點，而后再克服-空間熱阻 進(jìn)行輻射換熱表面熱阻，空間熱阻黑體的有效輻射就是-黑體的自身輻射-黑體的自身輻射為增加輻射換熱系統(tǒng)的換熱量可通過輻射換熱物體表面的黑度來實現(xiàn) . 增加對流流動傳質(zhì)的準(zhǔn)數(shù)方程為.Sh=f(Re,Sc)判斷并改錯 :只有管外徑 小于 臨界絕熱直徑時，鋪設(shè)絕熱層才能使熱損失減小。熱輻射 和流體對流及導(dǎo)熱一樣，需有溫差才能發(fā)射輻射能。通過圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，單位面積上的 熱流密度 是處處相等的。( X ) ? 導(dǎo)溫系數(shù)僅出現(xiàn)在非穩(wěn)態(tài)熱量傳輸過程中 , 導(dǎo)溫系數(shù)越大 ,

7、 物體內(nèi)各處溫度越不均勻 ( X ).熱量傳輸一般有導(dǎo)熱 , 熱對流及熱輻射三種基本形式 . (水平熱壁面朝上布置時比朝下時的對流換熱量大 ( V ).流體的物性參數(shù)卩愈小,入愈大,流體對流換熱能力愈大V ).? 紊流運動粘度 £( X ).m與流體運動粘度U都是流體的物性參數(shù)與 Re 和紊流程度有關(guān) .? Pr t =£ m /過程的程度和狀態(tài) (£ h,紊流的普朗特數(shù)不表示流體的物性參數(shù) V )., 表示紊流時熱量和動量傳遞? 兩物體之間的輻射換熱 必須通過中間介質(zhì) 才能進(jìn)行 , 且熱輻射過程中伴隨著能量形式的二次 轉(zhuǎn)化 ( X ).金屬表面在空氣中被氧化后

8、, 在相同溫度下 , 其輻射能力比原來爭強了 ( V ).與黑體一樣 , 灰體也是一種理想物體 , 只是在數(shù)值上與黑體成折扣關(guān)系 ( V ).同溫度下 , 物體輻射力越大 , 其吸收率越 小 ( X ).? 角系數(shù)描述的是物體的空間位置和幾何形狀對輻射換熱的影響 溫度有關(guān) ( X )., 并與輻射物體本身的特性和? 當(dāng)系統(tǒng)處于熱平衡時 , 灰體的 有效輻射 等于同溫度下的 黑體輻射 , 并與灰體的表面黑度有關(guān) ( X ).當(dāng)一鑄件在車間內(nèi)加熱時 , 其輻射換熱量的大小與車間大小有關(guān) ( X ).當(dāng)一鑄件在車間內(nèi)加熱時 , 其輻射換熱量的大小取決于鑄件面積和本身黑度. ( V ).問答題：熱量傳

9、輸有哪幾種基本方式？熱傳導(dǎo)、熱對流、熱輻射溫度場有哪幾種表示方法?能量微分方程的幾種形式均用于哪些條件?導(dǎo)溫系數(shù)表達(dá)式及物理意義?何謂單值性條件？包括哪些?邊界條件分為哪幾類？各自數(shù)學(xué)描述?(單;? 通過平壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱數(shù)學(xué)描述及第一；三邊界條件數(shù)學(xué)描述？溫度分布？熱流密度?多層；入為常；變量時）通過圓筒壁的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱數(shù)學(xué)描述及第一；三邊界條件數(shù)學(xué)描述？溫度分布？熱流密度? （單；多層）熱阻有何應(yīng)用？推導(dǎo)臨界直徑公式并分析影響臨界直徑的因素答：1.熱阻的應(yīng)用：利用熱阻可將某些熱量傳輸問題轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電路來分析總熱阻中所占的地位,能有效地抓住過程的主要矛盾.分析熱阻組成，弄清各個環(huán)節(jié)的熱

10、阻在絕緣層，其直徑為 換熱系數(shù)為2.公式推導(dǎo)：已知一管道的內(nèi)徑為d X,圓筒內(nèi)為熱流體其對流換熱系數(shù)為散熱.此時單位管長的總熱阻：d 1外徑為d 2 ,設(shè)在管道外面包一層a 1,穿越筒壁向外冷流體（對流=0卩己+扭二+ In僉+一羽1斶 2時 右 2祝 爲(wèi) 的r刀極值.僅是dX的函數(shù)，只與劃線部分的熱阻有關(guān).通過分析得知，r 刀與dX間存在取得極值的條件是g七其中dc為臨界絕熱層直徑此時管道向外散熱最多分析影響臨界直徑的因素當(dāng)dX > d c時，敷設(shè)絕熱層會使散熱減少A 0當(dāng)d X =d c 時,r刀為極小值.d C與入X有關(guān)，可通過選用不同絕熱材料改變d c 值.何謂薄材？厚材？如何判

11、別?集總系統(tǒng)導(dǎo)熱特點？數(shù)學(xué)描述？溫度分布及瞬時熱流量?Bi及Fo定義式及物理意義？Fo:非穩(wěn)態(tài)過程進(jìn)行得深度的無量綱時間物理意義：Bi:表征內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻與外部對流傳熱熱阻的比值。求解對流給熱系數(shù)的方法有哪幾種（分析法、實驗法、比擬法、數(shù)值法）? 影響對流換熱系數(shù)的因素有哪些？如何作用? 換熱表面幾何因素）？（流動：起因，狀態(tài)；流體：物性，相變狀況;求解對流換熱系數(shù)的基本方法是什么?邊界層微分方程求解a思路是什么?邊界層微分方程求解a思路:由I式和n式求解流場的速度分布得V X ,v Y , 代入m式得溫度場的分布T,再求溫度梯度代入w式求得a值.類比法求解 a思路？推導(dǎo)過程？試比較類比法和邊界

12、層微分方程組法 答：邊界層微分方程組法只能求解繞流平板的邊界層內(nèi)的層流問題類比法即適用于邊界層內(nèi)也適用于邊界層外，還適用于圓管內(nèi)的流動，即適用于層流也 適用于紊流.且推導(dǎo)和計算也較方便建立動量邊界層和熱量邊界層厚度受那些因素的影響建立動量傳遞和熱量傳遞的目的是什么 ? 類比解推導(dǎo)過程 ?答：1.建立動量傳遞和熱量傳遞的目的 認(rèn)為動量熱量 ; 傳遞規(guī)律是類同的 , 用數(shù)學(xué)式子把兩現(xiàn)象聯(lián)系起來用已由理論分析或?qū)崪y得到的阻力規(guī)律C F來求解換熱規(guī)律a層流中：紊流中 ： 當(dāng) P r =1 時 , C p = 此二式相同 . 即也是雷諾類比解成立的條件試說明 Nu;Pr 及 Gr 的物理意義及定義式答

13、: 努謝爾特準(zhǔn)數(shù) Nu 定義式 :物理意義 : 表示實際流體熱量傳遞與導(dǎo)熱分子熱量傳遞的比較 .反映了對流換熱的強度普朗特準(zhǔn)數(shù)Pr 定義式 :物理意義 : 反映了動量擴散與熱量擴散的相對大小格拉曉夫準(zhǔn)數(shù) Gr定義式 :物理意義 : 是由浮升力 / 粘滯力和慣性力 / 粘滯力的乘積得到的?流動邊界層（固體表面附近流體速度發(fā)生劇烈變化的薄層）；溫度邊界層（.溫度.）；層流底層 （ 湍流邊界層緊貼壁面處保持層流主要性質(zhì)的極薄層 ）; 紊流邊界層定義及邊界層特性 ?熱輻射定義及其特點是什么 ? 其波長主要集中在哪些波長范圍內(nèi) ? 黑體概念及研究黑體的意義是什么 ? 輻射力 ; 單色輻射力 ; 立體角及

14、定向輻射力和輻射強 度的概念有何區(qū)別 ?黑體輻射的基本規(guī)律有哪幾個 ? 都分別揭示了哪些規(guī)律什么是物體表面的吸收率 ; 反射率和透過率 ?什么是絕對黑體 ; 白體和透明體 ?試說明蘭貝特定律的幾種表達(dá)形式及適用條件什么是物體表面的黑度 ? 受哪些因素影響 ?什么是灰體 ? 有何特性 ?實際物體的輻射特性與灰體有何不同什么基爾霍夫定律 ? 它的適用條件是什么什么是輻射角系數(shù) ? 它有什么性質(zhì) ?兩面 ; 三面封閉系統(tǒng)角系數(shù)的基本計算方法及線交叉法計算任意兩面間的角系數(shù)的方法什么是有效輻射和凈輻射熱流密度試匯出由兩面或三面灰體組成的封閉系統(tǒng)的輻射網(wǎng)絡(luò)圖試列出三面灰體組成的封閉系統(tǒng)各面有效輻射的方程

15、式什么是重輻射面 ? 它有什么特點 ?, 兩面間輻射換熱減少多試匯出具有輻射絕熱面的三面輻射系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)圖 ? 在兩面平行板間的換熱系統(tǒng)中間加一塊與平板黑度相同的遮熱板時 少 ? 并會出輻射網(wǎng)絡(luò)圖 .傳質(zhì)概念及分子擴散傳質(zhì)和對流擴散傳質(zhì)定義二種傳質(zhì)方式的傳質(zhì)量基本計算公式質(zhì)量傳輸平衡法方程式及簡化形式和單值性條件 ? 分之?dāng)U散傳質(zhì)中 , 氣體通過間壁的擴散通量 ; 金屬園管的擴散通量及靜止介質(zhì)中通過半無限 大物體的濃度分布和傳質(zhì)通量 ?分子擴散傳質(zhì)系數(shù) D 的影響因素有哪些對流流動傳質(zhì)模型有哪幾種層流 ; 紊流流動時各自的濃度分布及平均傳質(zhì)系數(shù)準(zhǔn)數(shù)方程形式流體通過單個球體及流過填充床時的傳質(zhì)系數(shù)

16、計算公式流體在園管內(nèi)流動時的傳質(zhì)計算動量與熱量比擬解 ( 雷諾 ; 柯爾朋 )?動量與質(zhì)量比擬解 ( 雷諾 ; 柯爾朋 )?類比關(guān)系準(zhǔn)數(shù)有哪些各準(zhǔn)數(shù)間關(guān)系怎樣動量邊界層 ; 熱量邊界層和質(zhì)量邊界層間類比關(guān)系怎樣30 C空氣中，設(shè)鋼球300 C所需的時間。已). ( 8 分)計算題 :1有一直徑為5cm的鋼球，初始溫度為 450 C,將其突然置于溫度為 表面與周圍環(huán)境間的總換熱系數(shù)為 24w/( m 2 . C ) ，試計算鋼球冷卻到 知鋼球的 c =0.48kJ/(kg. C ) , p =7753kg/m 3 , 入=33w/(m. C解：先驗算Bi準(zhǔn)數(shù)，鋼球的特征尺寸為33= 0.00&#

17、176;一” 故可以按薄材加熱處理24 x4;rx 0.025怕口 _竺匸*衛(wèi)二型=£嚀 30-4507753x0.43x100.025 T =57.0s=0.158h2具有內(nèi)熱源并均勻分布的平壁，壁厚為2 S，假定平壁的長寬遠(yuǎn)大于壁厚，平壁兩表面溫度恒為tw ，內(nèi)熱源強度為qv ，平壁材料的導(dǎo)熱系數(shù)為常數(shù)，試推出穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時，平壁內(nèi)的溫 度分布和中心溫度。10分解：因平壁的場，寬遠(yuǎn)大于厚度，故此平壁的導(dǎo)熱可認(rèn)為是一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱導(dǎo)熱微分方程為：dF 邊界條件為：x=s ,t=t wx=-s , t=t g求解上述微分方程，得由邊界條件確定積分常數(shù)平壁內(nèi)的溫度分布當(dāng)X=0,則得平壁中心溫度

18、3.將初始溫度為80 C ,直徑為20mm的紫銅棒突然橫置于氣溫為20 C ,流速為12m/s的風(fēng)道之中，五分鐘后，紫銅棒溫度降到34 C .試計算氣體與紫銅棒之間的換熱系數(shù)a .已知紫銅棒密度 P =8954kg/m 3 ,比熱C=383.1J/(kg -C ), 導(dǎo)熱系數(shù) 入=386W/(m-C )解：先假定可以用集總系統(tǒng)法分析紫銅棒的散熱過程W竺m=叱空叱加g詡加心） 用 右-ff30034-20I '其中 T =5 X 60=300sV 驗算Bi:23634. 一蒸汽管道，內(nèi)，外徑分別為150mm和 溫材料：內(nèi)層為入2 =0.11, 石棉白云石互狀預(yù)制板；外殼為入4 =0.14

19、, =52,管內(nèi)表面和保溫層外表面的溫度分別為159mm.為了減少熱損失，厚5 2 =5mm的石棉白云石；中間為入3 =0.1, 厚5 4 =5mm的石棉硅藻土灰泥170 C和30 C .求該蒸汽管每米管長的散熱量解： 已知 d 1 =0.15m, d 2 =0.159m, d 3 =0.169m, d 4 =0.339m各層每米管長熱阻分別為石棉內(nèi)層：石棉預(yù)制瓦：在管外包有三層保厚 5 3 =80mm 的;鋼管壁的入1ln =In 21竺=1.78x10-'2x3.-14x520.15=2x3.14x0.?0 329. = 1.060.169灰泥外殼：170-30蒸汽管道每米長散熱量

20、為如"g : " 1.7S X+ S.E xlO" +1.06 + 3 4 x 10' " 塔""*5.壓力為1.013bar,20 C空氣以速度 V=35m/s掠過平板，板長L=70cm,壁面溫度t w=60 C ,試求該板的換熱系數(shù)及換熱量（板寬按1m計算）?已知:40 C空氣物性參數(shù)為：入=0.0271W/m C u =16.97 X 10 -6 m 2 /s P r=0.711解：按壁面與流體溫度的算術(shù)平均值做為定性溫度確定物性查附錄得空氣物性為：入=0.0271w/mU =16.97 X 10 -6 m 2 /s P

21、 r=0.711-16.97x10叫為紊流p =1.127kg/m 3 C p =1.009 X10 3 J/kg C對于紊流縱掠平板時，局部摩擦系數(shù)為：Cf 二 o olA 二 0,074 X (1,44 x iL二 3.42 x 10'5仏=冷.A； = Si .Re = 1x3 42x10- X 1.44x10*x0 77 = 1961 » 2 ， 2幾 IT 0-0271a f 2 G = Nu =X1961 = 75 9w/擁-ci0.7Q= =75,9x40x1x0.7= 2125.2>r6.20 C的空氣在常壓下以10m/s的速度流過平板，板面溫度t w

22、=60 C ,求距前緣200mma x, a和單寬換熱量，再用類比法求局部摩擦系數(shù) C f.處的速度邊界層和溫度邊界層以及已知:40 C空氣物性參數(shù)為入=0.0271W/m C u =16.97 X 10 -6 m 2 /s P r=0.711解：邊界層內(nèi)空氣的定性溫度由題已知40 C空氣物性參數(shù)為入=0.0271W/m=16.97 X 10 -6 m 2 /s P r=0.711只"弓=需船"叫.為層流邊界層Tfl 9= 5 n-=S 0 X -= ? 7 X 1則jRqJl. 18x10'爲(wèi)=I = * 7 X1 學(xué)=2.9 X1 Ct*櫛=2.9mm 芳 07

23、11局部換熱系數(shù)=0 332Ke-洛=0 332 x （1 18 x1） = 101 8dr, = 101.3x1 = 13.8>r/>77<'cK " A0,2a = 2礙=27.'c單位寬度的換熱量e 二闕（4 - f J = 276 冥 0 2 X1 X（60 20）= 220.8m/40 C空氣物性參數(shù)為p =1.127kg/m 3 C p =1.009 X 10 3 J/kg Cr*鳥議105"沖尸=% A% =1 22 xlCr'x（0 711）% = 9.73x10£= 1.9477.兩平行大平板間的輻射換熱

24、,平板的黑度各為0.5和0.8,如果中間加進(jìn)一塊鋁箔遮熱板，其黑度為0.05,試計算輻射熱減少的百分率？并畫出輻射網(wǎng)絡(luò)圖.解：未加遮熱板時，兩大平板單位面積間的輻射換熱量為知=尋尹=十了 = 0.4444陽-氐）+1 +1爲(wèi)習(xí) 0,5 O.S設(shè)置遮熱板后：如可 11 務(wù) 1 科 11巧+ + + + 禺 1 %0 50.050050.8加入遮熱板后的輻射換熱量減少的百分率為8.有兩平行黑體表面,相距很近,他們的溫度分別為1000 C與500 C ,試計算它們的輻射換熱量,如果是灰體表面,黑度分別為0.8和0.5,它們間的輻射換熱量是多少？解：兩黑體表面間的輻射換熱量是012 -（應(yīng)*1 應(yīng)92

25、 ）何2 - £刃E料=6UOOf2LJOO= 5.67xP 000+ 273? poo+ 273?' <100100J兩灰體表面間的輻射換熱量是爲(wèi)1-為12S655.65< 空穿"=r = = 57130.3wf ?114 11,I11 1可 60,8 0.59.兩個互相平行且相距很近的大平面 ,已知t 1 =527 C , t 2 =27 C ,其黑度s 1 = s2 =0.8,若兩表面間按放一塊黑度為s P =0.05的鋁箔遮熱板，設(shè)鋁箔兩邊溫度相同，試求輻射換熱量為未加隔熱板時的多少成？若隔熱板的黑度為 0.8,輻射換熱量又為多少 ？解：未加遮熱

26、板時，兩大平板間的輻射換熱量為如2 =評為=評-評=0.6心佃撾-%) + 1 + 1 呂1 內(nèi) 0.S0.8遲*1 遲*21-科_1-科11-+ + +% 6設(shè)置遮熱板后：<?n =-可 % 巧"1-0.3 ,1-05 f-O.Or ,l-0：S " 0,0247(5,1 -禺J+ + + +0 30.050 050.8勺=0.&知''=1_誇爲(wèi)2= 0 33隔-%)X4+1+10.S:21/22x100% = 50% 加 0.666710.有兩個平行鋼板，溫度各保持t 1 =527 C , t 2 =27 C ,其黑度s 1 = s 2 =0.8,兩 鋼板間的距離比起鋼板的寬和高相對很小，試求這兩塊鋼板的自身輻射，有效輻射，凈輻射熱流，反射輻射，投射輻射和吸收輻射熱流？解：兩大平板間的輻射換熱量為5.67 X心 27 + 273? r 27+ 2 旳、叮_E竝_E譏-E機+ -1 + - £S 0.3 0.81.51