傳熱復(fù)習(xí)試題

1、1熱量傳遞有哪幾種基本方式？它們各自的傳熱機(jī)理是什么？熱量傳遞有三種基本方式：導(dǎo)熱、對(duì)流和熱輻射。物體各部分間不發(fā)生相對(duì)位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的熱量傳遞稱為導(dǎo)熱（或稱為熱傳導(dǎo)）。對(duì)流是指由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)，從而流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移、冷熱流體相互摻混所引起的熱量傳遞過(guò)程。物體會(huì)因?yàn)楦鞣N原因發(fā)出輻射能，其中因?yàn)闊岬脑虬l(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱為熱輻射。自然界中各個(gè)物體都不停地向空間發(fā)出熱輻射，同時(shí)又不斷地吸收其他物體發(fā)出的熱輻射。輻射與吸收過(guò)程的綜合結(jié)果就造成了以輻射方式進(jìn)行的物體間的熱量傳遞輻射換熱。2寫出一維傅立葉定律的基本表達(dá)式，并注明其中各項(xiàng)物理量的定義。

2、：熱流量，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一給定面積的熱量，W；：導(dǎo)熱率，又稱導(dǎo)熱系數(shù)；：導(dǎo)熱面積，m2；：溫度t沿x方向的變化率；負(fù)號(hào)表示熱量傳遞的方向和溫度升高的方向相反。3寫出牛頓冷卻公式的基本表達(dá)式并注明其中各物理量的定義。流體被加熱時(shí)：流體被冷卻時(shí)：或者：或：熱流量，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一給定面積的熱量，W；：熱流密度，W/m2；：表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)又稱對(duì)流換熱系數(shù)，W/（m2.k）；，：壁面溫度和流體溫度，；：溫差，永遠(yuǎn)取正值，。4寫出黑體輻射換熱的四次方定律基本表達(dá)式，并表明其中各物理量的定義。：熱流量，即單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)某一給定面積的熱量，W；：黑體的熱力學(xué)溫度，K;：斯忒藩玻爾茲曼常量，即通常說(shuō)的黑

3、體輻射常數(shù)，它是個(gè)自然常數(shù)，其值為；：輻射表面積，m25什么叫傳熱過(guò)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(guò)壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)的流體中去的過(guò)程稱為傳熱過(guò)程。傳熱系數(shù)，數(shù)值上它等于冷、熱流體間溫壓、傳熱面積時(shí)的熱流量的值，是表征傳熱過(guò)程強(qiáng)烈程度的標(biāo)尺。傳熱過(guò)程越強(qiáng)，傳熱系數(shù)越大，反之越小。6什么叫熱阻？寫出對(duì)流熱阻，導(dǎo)熱熱阻的定義及基本表達(dá)式。熱轉(zhuǎn)移過(guò)程的阻力稱為熱阻。對(duì)流熱阻：傳熱過(guò)程中由于對(duì)流作用而產(chǎn)生的熱阻。導(dǎo)熱熱阻：傳熱過(guò)程中由于熱傳導(dǎo)作用而產(chǎn)生的熱阻。7簡(jiǎn)述接觸熱阻，污垢熱阻的概念。兩個(gè)名義上互相接觸的固體表面，實(shí)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

4、間隙中常常充滿了空氣，熱量將以導(dǎo)熱及輻射的方式穿過(guò)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(yùn)行一段時(shí)間后，換熱面上常會(huì)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。8簡(jiǎn)述串聯(lián)熱阻疊加的原則。串聯(lián)熱阻疊加原則與電學(xué)中串聯(lián)電阻疊加原則相對(duì)應(yīng)，即：在一個(gè)串聯(lián)的熱量傳遞過(guò)程中，如果通過(guò)各個(gè)環(huán)節(jié)的熱流量都相同，則各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串于各個(gè)串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻之和。9簡(jiǎn)述對(duì)流換熱和傳熱過(guò)程的區(qū)別、表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)(對(duì)流換熱系數(shù))和傳熱系數(shù)的區(qū)別。對(duì)流換熱是指流體流過(guò)一個(gè)物體

5、表面時(shí)的熱量傳遞過(guò)程。傳熱過(guò)程是指熱量由壁面一側(cè)的流體通過(guò)壁面?zhèn)鞯搅硪粋?cè)的流體中去的過(guò)程。傳熱過(guò)程包含著三個(gè)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)的熱量傳遞，亦即穿過(guò)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(duì)流換熱計(jì)算時(shí)的比例系數(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，而且還與流速有密切的關(guān)系。傳熱系數(shù)為傳熱過(guò)程計(jì)算時(shí)的比例系數(shù)，其大小不僅取決于傳熱過(guò)程的兩種流體的種類，還與過(guò)程本身有關(guān)。10簡(jiǎn)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

6、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(duì)流換熱強(qiáng)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，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(guò)程強(qiáng)烈程度的標(biāo)尺，其大小不僅取決于參與傳熱過(guò)程的兩種流體的種類，還與過(guò)程本身有關(guān)，如流速的大小，有無(wú)相變等。1寫出矢量傅立葉定律的基本表達(dá)式及其中各物理量的定義。：傳遞的熱流密度矢量；：空間某點(diǎn)的溫度梯度；：通過(guò)該點(diǎn)的等溫線上的法向單位矢量，方向指向溫度升高的方向；：導(dǎo)熱系數(shù)2簡(jiǎn)述溫度場(chǎng)，等溫面，等溫線的概念。物體中存在著溫度的場(chǎng)，稱為溫度場(chǎng)，它是各時(shí)刻物體中各點(diǎn)溫度分布的總稱。

7、溫度場(chǎng)中同一瞬間同溫度各點(diǎn)連成的面稱為等溫面。在任何一個(gè)二維的截面上等溫面表現(xiàn)為等溫線。3試?yán)媚芰渴睾愣珊透盗⑷~定律推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程。從導(dǎo)熱物體中取出一個(gè)任意的微元平行六面體，假定導(dǎo)熱物體是各向同性的。如圖所示，任一方向的熱流量可以分解成、坐標(biāo)軸方向的分熱流量、及。通過(guò)、三個(gè)微元表面導(dǎo)入微元體的熱流量可根據(jù)傅立葉定律寫出為（a）通過(guò)、三個(gè)表面導(dǎo)出微元體的熱流量亦可按傅立葉定律寫出如下： （b）對(duì)于微元體，按照能量守恒定律，在任一時(shí)間間隔內(nèi)有如下熱平衡關(guān)系：導(dǎo)入微元體的總熱流量微元體內(nèi)熱源的生成熱 導(dǎo)出微元體的總熱流量微元體熱力學(xué)能（即內(nèi)能）的增量 （c）其中：微元體熱力學(xué)能的增量 （d）微

8、元體內(nèi)熱源的生成熱 （e）將式（a）、（b）、（d）及（e）代入式（c），整理得三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱微分方程的一般形式：4試使用熱阻概念，計(jì)算通過(guò)單層和多層平板，圓筒和球殼壁面的一維導(dǎo)熱穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。（1）設(shè)單層平板壁厚為，導(dǎo)熱系數(shù)為，兩個(gè)表面分別維持均勻而恒定的溫度和，則單層平板的面積熱阻為，熱流密度為。（2）多層平板時(shí)，設(shè)第層平板的壁厚為，導(dǎo)熱系數(shù)為，多層平板兩端的溫度為和，則多層平板的總熱阻為，熱流密度為。（3）設(shè)圓筒內(nèi)外半徑分別為、，導(dǎo)熱系數(shù)為，內(nèi)外表面分別維持均勻恒定的溫度和，則圓筒壁的熱阻為，熱流密度為。（4）設(shè)空心球殼內(nèi)外半徑分別為、，導(dǎo)熱系數(shù)為，內(nèi)外表面分別維持均勻恒定的溫度和，則球殼壁

9、面的熱阻為，熱流量為。5試?yán)媚芰渴睾愣珊透盗⑷~定律推導(dǎo)等截面肋片的導(dǎo)熱微分方程。對(duì)于等截面直肋，沿肋高方向肋片橫截面面積保持不變，如圖所示。肋根溫度為，周圍流體溫度為。取一微元進(jìn)行分析。做如下假定：（1）肋片在垂直于紙面方向很長(zhǎng)，不考慮溫度沿該方向的變化；（2）材料的導(dǎo)熱系數(shù)及表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)均為常數(shù)；（3）表面上的換熱熱阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于肋片中的導(dǎo)熱熱阻，因而在任一截面上肋片溫度可認(rèn)為是均勻的；（4）肋片頂端絕熱，及在肋的頂端。由假定可知為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。通過(guò)表面導(dǎo)入微元的熱流量根據(jù)傅立葉定律寫出通過(guò)表面導(dǎo)出微元的熱流量亦可按傅立葉定律寫出如下：由于為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，微元體熱力學(xué)能的增量 0，微元體內(nèi)熱源的

10、生成熱 按照能量守恒定律，。整理后，得 （a）設(shè)微元參與換熱的截面周長(zhǎng)為，則表面的總散熱量為相應(yīng)的微元體積為，則 （b）將式（b）代入式（a），得 引入過(guò)余溫度，則上式可化為 ，其中 。6無(wú)內(nèi)熱源平板，兩個(gè)表面分別維持均勻恒定的溫度和，厚度為，導(dǎo)熱系數(shù)，求一維平板內(nèi)溫度分布。建坐標(biāo)系如圖所示，該問題的數(shù)學(xué)描寫為式（a）7什么是肋效率？肋效率8計(jì)算等截面直肋肋片內(nèi)的溫度分布及肋片表面散熱量。等截面直肋的完整數(shù)學(xué)描寫為式中 ，為常量。式（a）的通解為 ，將式（b）、（c）代入，得，則，肋片中的溫度分布為 肋片表面散入外界的全部熱量都通過(guò)肋根截面，則肋片表面散熱量為9如圖所示，平板具有均勻的內(nèi)熱源，

11、其兩側(cè)同時(shí)于溫度為的環(huán)境空氣發(fā)生對(duì)流換熱，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)為，求平板內(nèi)的溫度分布及熱流密度。由于對(duì)稱性，只需研究板厚的一半。其數(shù)學(xué)描寫為對(duì)（a）作兩次積分得，解得 ，解得 則平板中的溫度分布為 熱流密度由傅立葉定律得 10寫出導(dǎo)熱問題三類邊界條件的定義及其數(shù)學(xué)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(xué)描述為：時(shí)，。對(duì)于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題， 常量。（2）規(guī)定了邊界上的熱流密度值，成為第二類邊界條件。其數(shù)學(xué)描述為：時(shí)，式中，為表面的外法線方向。對(duì)于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題， 常量。（3）規(guī)定了邊界上物體與周圍流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及周圍流體的溫度，成為第三類邊界條件。其數(shù)學(xué)描述為：。在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱時(shí)，式中

12、及均可為時(shí)間的函數(shù)。11二維物體內(nèi)等溫線的物理意義為何？從等溫線分布上可以看出那些熱物理特征？溫度場(chǎng)中同一瞬間同溫度各點(diǎn)連成的面成為等溫面。在任何一個(gè)二維的截面上等溫面表現(xiàn)為等溫線。當(dāng)?shù)葴鼐€圖上每?jī)蓷l相鄰等溫線間的溫度間隔相等時(shí)， 等溫線的疏密可直觀地反映出不同區(qū)域?qū)釤崃髅芏鹊南鄬?duì)大小。12導(dǎo)熱系數(shù)為什么和物體溫度有關(guān)？而在實(shí)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(duì)位移時(shí)，依靠分子、原子及自由電子等微觀粒子的熱運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)際工程中，在相當(dāng)?shù)臏囟确秶鷥?nèi)導(dǎo)熱

13、系數(shù)隨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)。13什么是形狀因子？如何應(yīng)用形狀因子進(jìn)行多維導(dǎo)熱問題的計(jì)算？導(dǎo)熱問題中，兩個(gè)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：，其中，與導(dǎo)熱物體的形狀及大小有關(guān)，成為形狀因子。形狀因子是有量綱的物理量，其單位為。在多維導(dǎo)熱問題中，如已知兩個(gè)等溫面的溫度，計(jì)算出形狀因子，帶入，即可求得兩個(gè)等溫表面之間的導(dǎo)熱熱流量。1簡(jiǎn)述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的分類及各類型的特點(diǎn)。 根據(jù)物體隨時(shí)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(shí)間的推移逐漸趨近于恒定的值及物體的溫度隨時(shí)間而作周期性的變化。前者物體中的溫度分布存在著兩個(gè)不同的階段。在第一階段里，溫

14、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(dāng)過(guò)程進(jìn)行到一定深度時(shí)，物體的初始溫度分布的影響逐漸消失，物體中不同時(shí)刻的溫度分布主要取決于邊界條件和物性，此時(shí)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過(guò)程進(jìn)入到了第二個(gè)階段，即正規(guī)狀況階段。后者物體中各點(diǎn)的溫度及熱流密度都隨時(shí)間作周期性的變化。2簡(jiǎn)述準(zhǔn)則數(shù)，準(zhǔn)則數(shù)的定義及物理意義。，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(wú)量綱數(shù)。，非穩(wěn)態(tài)過(guò)程的無(wú)量綱時(shí)間，表征過(guò)程進(jìn)行的深度。3和各代表什么樣的換熱條件？ ，時(shí)，物體內(nèi)部的導(dǎo)熱熱阻幾乎可以忽略，因而任一時(shí)刻物體中各點(diǎn)的溫度接近均勻，并隨著時(shí)

15、間的推移，逐漸趨近于周圍流體的溫度。時(shí)，表面對(duì)流換熱熱阻幾乎可以忽略，因而過(guò)程一開始物體的表面溫度變化到周圍流體溫度。隨著時(shí)間的推移，物體內(nèi)部各點(diǎn)的溫度逐漸趨近于周圍流體的溫度。4簡(jiǎn)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(jiǎn)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(dāng)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。一般以式作為容許采用集總參數(shù)法的判斷條件，其中是與物體幾何形狀有關(guān)的無(wú)量綱數(shù)。5任意形狀固體，體積為，表面積為，具有均勻的初始溫度。在初始時(shí)刻，突然將其置于溫度恒為的流體中，設(shè)。固體與流體間的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)及固體的物性參數(shù)保

16、持常數(shù)。使用集總參數(shù)法，計(jì)算物體內(nèi)部溫度變化及到時(shí)間內(nèi)的總換熱量。導(dǎo)熱微分方程的一般形式為 。使用集總參數(shù)法，則物體的內(nèi)部熱阻可以忽略，溫度與坐標(biāo)無(wú)關(guān)，則上式簡(jiǎn)化為 。界面上交換的熱量折算成整個(gè)物體的體積熱源 。由上兩式得該問題得導(dǎo)熱微分方程為 。引入過(guò)余溫度 ，則上式可表示為 （a）以過(guò)余溫度表示的初始條件為 （b）將式（a）分離變量得 ，將其對(duì)從到積分，有 解得 。則物體內(nèi)部溫度隨時(shí)間的變化關(guān)系瞬時(shí)熱流量 總換熱量為6簡(jiǎn)述時(shí)間常數(shù)的定義及物理意義。 時(shí)間常數(shù) 。當(dāng)時(shí)間時(shí)，物體的過(guò)余溫度已經(jīng)達(dá)到了初始過(guò)余溫度的36.8。在用熱電偶測(cè)定流體溫度的場(chǎng)合，熱電偶的時(shí)間常數(shù)是說(shuō)明熱電偶對(duì)流體溫度變動(dòng)

17、響應(yīng)快慢的指標(biāo)。時(shí)間常數(shù)越小，熱電偶越能迅速反映出流體溫度的變動(dòng)。熱電偶對(duì)流體溫度變化反應(yīng)的快慢取決于自身的熱容量（）及表面換熱條件（）。熱容量越大，溫度變化得越慢；表面換熱條件越好（越大），單位時(shí)間內(nèi)傳遞的熱量越多，則越能使熱電偶的溫度迅速接近被測(cè)流體的溫度。時(shí)間常數(shù)反映了這兩種影響的綜合效果。7簡(jiǎn)述非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀況階段的物理意義及數(shù)學(xué)計(jì)算上的特點(diǎn)。在正規(guī)狀況階段，物體的初始溫度分布的影響逐漸消失，物體中不同時(shí)刻的溫度分布主要取決于邊界條件和物性。數(shù)學(xué)計(jì)算上，當(dāng)以后雖然物體中任一點(diǎn)的過(guò)余溫度及中心的過(guò)余溫度各自均與有關(guān)，但其比值均與無(wú)關(guān)而僅取決于幾何位置（）及邊界條件（數(shù)）。8簡(jiǎn)述非穩(wěn)態(tài)

18、導(dǎo)熱的正規(guī)狀況階段的判斷條件。 當(dāng)時(shí)，初始條件的影響已經(jīng)消失，即無(wú)論什么樣的初始分布，只要，之值都是一樣的，此時(shí)處于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀況階段。9無(wú)限大平板和半無(wú)限大平板的物理概念是什么？半無(wú)限大平板的概念是如何應(yīng)用在實(shí)際工程問題中的？所謂無(wú)限大平板是對(duì)實(shí)際物體的一種抽象及簡(jiǎn)化處理。當(dāng)一塊平板的長(zhǎng)度和寬度遠(yuǎn)大于其厚度，因而平板的長(zhǎng)度和寬度的邊緣向四周的散熱對(duì)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(diǎn)的溫度看作僅是厚度的函數(shù)時(shí)，該平板就是一塊“無(wú)限大”平板。所謂半無(wú)限大平板，幾何上是指從的界面開始向正的方向無(wú)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(dòng)。當(dāng)

19、擾動(dòng)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(shí)，就可有條件地把該平板視為一“半無(wú)限大平板”。10如何用查圖法計(jì)算無(wú)限大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱正規(guī)狀況階段的換熱問題？ 11如何用近似擬合公式法計(jì)算無(wú)限大平板非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題？12一半無(wú)限大平板具有均勻初始溫度，在時(shí)刻，的一側(cè)表面溫度突然升高到，并保持不變，試確定物體內(nèi)部溫度隨時(shí)間的變化及到時(shí)刻內(nèi)表面上的熱流量。數(shù)學(xué)描寫為其分析解為 則溫度分布為其中，稱為誤差函數(shù)。平板中任一點(diǎn)出的熱流密度為 ，于是表面上的熱流密度為 在時(shí)間間隔內(nèi)，流過(guò)面積的總熱量為1什么是節(jié)點(diǎn)？ 用一系列與坐標(biāo)軸平行的網(wǎng)格線把求解區(qū)域分成許多子區(qū)域，以網(wǎng)格線的交點(diǎn)作為需要確定溫度值的

20、空間位置，稱為節(jié)點(diǎn)（也叫結(jié)點(diǎn)）。2什么是向前差分，向后差分，中心差分？非穩(wěn)態(tài)項(xiàng)的離散有三種不同的格式。如果將函數(shù)在節(jié)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)作泰勒展開，可有，于是有 （a）符號(hào)表示余項(xiàng)中的最低階為一次。由式（a）可得在點(diǎn)處一階導(dǎo)數(shù)的一種差分表示式：此式稱為的向前差分。將在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)作泰勒展開，可得的向后差分的表達(dá)式：。將在點(diǎn)及處的展開式相加，則可得到一階導(dǎo)數(shù)的中心差分的表達(dá)式：3試?yán)媚芰渴睾愣珊透盗⑷~定律推導(dǎo)內(nèi)節(jié)點(diǎn)和邊界節(jié)點(diǎn)的離散方程。對(duì)于內(nèi)節(jié)點(diǎn)，如圖，從節(jié)點(diǎn)通過(guò)界面?zhèn)鲗?dǎo)到節(jié)點(diǎn)的熱流量由傅立葉定律可表示為：，通過(guò)其他三個(gè)界面、及而傳導(dǎo)給節(jié)點(diǎn)的熱量也可類似寫出。元體的能量守恒方程為：。將各熱流量帶入得則節(jié)點(diǎn)的離散

21、方程為：當(dāng)時(shí)有：對(duì)于邊界節(jié)點(diǎn)，設(shè)物體具有內(nèi)熱源，邊界上有向該元體傳遞的熱流密度：（1）位于平直邊界上的節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的離散方程由傅立葉定律和能量守恒定律為：當(dāng)時(shí)有：（2）外部角點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的離散方程由傅立葉定律和能量守恒定律為：當(dāng)時(shí)有：（3）內(nèi)部角點(diǎn)節(jié)點(diǎn)的離散方程由傅立葉定律和能量守恒定律為：當(dāng)時(shí)有：4兩個(gè)導(dǎo)熱系數(shù)不同的物體緊緊貼在一起，不計(jì)接觸熱阻，試推導(dǎo)接觸面上節(jié)點(diǎn)的離散方程。設(shè)兩物體的導(dǎo)熱系數(shù)分別為和，如圖所示，取。由傅立葉定律，從節(jié)點(diǎn)通過(guò)界面?zhèn)鲗?dǎo)到節(jié)點(diǎn)的熱流量可表示為：，從節(jié)點(diǎn)通過(guò)界面?zhèn)鲗?dǎo)到節(jié)點(diǎn)的熱流量可表示為：，從節(jié)點(diǎn)通過(guò)物體1中的界面?zhèn)鲗?dǎo)到節(jié)點(diǎn)的熱流量可表示為：，從節(jié)點(diǎn)通過(guò)物體2中的界面?zhèn)鲗?dǎo)到

22、節(jié)點(diǎn)的熱流量可表示為：，從節(jié)點(diǎn)通過(guò)物體1中的界面?zhèn)鲗?dǎo)到節(jié)點(diǎn)的熱流量可表示為：，從節(jié)點(diǎn)通過(guò)物體2中的界面?zhèn)鲗?dǎo)到節(jié)點(diǎn)的熱流量可表示為：。由能量守恒定律，整理得節(jié)點(diǎn)的離散方程 5什么是顯式差分方程？其穩(wěn)定性判據(jù)是什么？對(duì)于非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，有：。由該式可見，一旦時(shí)層上各節(jié)點(diǎn)的溫度已知，可立即算出時(shí)層上各內(nèi)點(diǎn)得溫度，而不必求解聯(lián)立方程。因而該式所代表的計(jì)算格式稱為顯式差分格式。顯式差分格式的穩(wěn)定性判據(jù)為：對(duì)于內(nèi)節(jié)點(diǎn)，必須保證 ；對(duì)于對(duì)流邊界節(jié)點(diǎn)，必須保證 ；對(duì)于第一類或第二類邊界條件的問題，只有內(nèi)點(diǎn)的限制條件。6顯式差分方程和隱式差分方程在求解時(shí)的差別是什么？使用顯式差分方程時(shí)，一旦時(shí)層上各節(jié)點(diǎn)的溫度已知，

23、可立即算出時(shí)層上各內(nèi)點(diǎn)得溫度，而不必求解聯(lián)立方程。顯式格式的優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算工作量小，缺點(diǎn)是對(duì)時(shí)間步長(zhǎng)和空間步長(zhǎng)有一定的限制，否則會(huì)出現(xiàn)不合理的結(jié)果。使用隱式差分方程時(shí)，已知時(shí)層的值，不能直接由方程得出時(shí)層各節(jié)點(diǎn)的溫度，而必須求解時(shí)層的一個(gè)聯(lián)立方程才能得出時(shí)層各節(jié)點(diǎn)的溫度。隱式格式的缺點(diǎn)是計(jì)算工作量大，但它對(duì)步長(zhǎng)沒有限制，不會(huì)出現(xiàn)解的振蕩現(xiàn)象。1對(duì)流換熱是如何分類的？影響對(duì)流換熱的主要物理因素有哪些？對(duì)流換熱的分類如下所示：影響對(duì)流換熱的因素主要有以下五個(gè)方面：（1）流體流動(dòng)的起因；（2）流體有無(wú)相變；（3）流體的流動(dòng)狀態(tài)；（4）換熱表面的幾何因素；（5）流體的物理性質(zhì)。2對(duì)流換熱問題的數(shù)學(xué)描寫中包

24、括那些方程？對(duì)于不可壓縮、常物性、無(wú)內(nèi)熱源的二維問題，其完整的微分方程組為：質(zhì)量守恒方程 動(dòng)量守恒方程 能量守恒方程 其中、是體積力在、方向的分量。3自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流在數(shù)學(xué)方程的描述上有何本質(zhì)區(qū)別？ 自然對(duì)流和強(qiáng)制對(duì)流的數(shù)學(xué)方程的區(qū)別主要是動(dòng)量守恒方程上。4從流體的溫度場(chǎng)分布可以求出對(duì)流換熱系數(shù)（表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)），其物理機(jī)理和數(shù)學(xué)方法是什么? 當(dāng)粘性流體在壁面上流動(dòng)時(shí)，由于粘性的作用，在靠近壁面的地方流速逐漸減小，而在貼壁處流體將被滯止而處于無(wú)滑移狀態(tài)。即在貼壁處流體沒有相對(duì)于壁面的流動(dòng)。貼壁處這一極薄的流體層相對(duì)于壁面是不流動(dòng)的，壁面與流體間的熱量傳遞必須穿過(guò)這個(gè)流體層，而穿過(guò)不流動(dòng)的流體層

25、的熱量傳遞方式只能是導(dǎo)熱。因此，對(duì)流換熱量就等于貼壁流體層的導(dǎo)熱量。將傅立葉定律應(yīng)用于貼壁流體層，可得。式中：為貼壁處壁面法線方向上的流體溫度變化率；為流體的導(dǎo)熱系數(shù)。將牛頓冷卻公式與上式聯(lián)立，即得：。即從流體的溫度場(chǎng)分布可以求出對(duì)流換熱系數(shù)。5速度邊界層和溫度邊界層的物理意義和數(shù)學(xué)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(dòng)邊界層，又稱速度邊界層。通常規(guī)定達(dá)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。一般以過(guò)余溫度為來(lái)流過(guò)余溫度的99處定義為的外邊界。6管外流和管內(nèi)流的速度邊界層有何區(qū)別？管外流

26、情況下，換熱壁面上的速度邊界層能自由發(fā)展，不會(huì)受到鄰近壁面存在的限制。管內(nèi)流情況下，當(dāng)流體從大空間進(jìn)入圓管時(shí)，速度邊界層有一個(gè)從零開始增長(zhǎng)直到匯合于管子中心線的過(guò)程。7為什么說(shuō)層流對(duì)流換熱系數(shù)基本取決于速度邊界層的厚度？ 8為什么溫度邊界層厚度取決與速度邊界層的厚度?9對(duì)十分長(zhǎng)的管路，為什么在定性上可以判斷管路內(nèi)層流對(duì)流換熱系數(shù)是常數(shù)？10如何使用邊界層理論簡(jiǎn)化對(duì)流換熱微分方程組？邊界層理論有四個(gè)基本要點(diǎn)：（1）當(dāng)粘性流體沿固體表面流動(dòng)時(shí)，流場(chǎng)可劃分為主流區(qū)和邊界層區(qū)。邊界層區(qū)內(nèi)，流速在垂直于壁面的方向上發(fā)生劇烈的變化，而在主流區(qū)流體的速度梯度幾乎等于零。（2）邊界層厚度與壁面尺寸相比是個(gè)很小

27、的量，遠(yuǎn)不只小一個(gè)數(shù)量級(jí)。（3）主流區(qū)的流動(dòng)可視為理想流體的流動(dòng)，用描述理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程求解。而在邊界層內(nèi)應(yīng)考慮粘性的影響，要用粘性流體的邊界層微分方程描述，其特點(diǎn)是主流方向流速的二階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)略而不計(jì)。（4）在邊界層內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)分層流與湍流，而湍流邊界層內(nèi)緊靠壁面處仍有極薄層保持層流狀態(tài)，稱層流底層。應(yīng)用邊界層理論對(duì)動(dòng)量守恒方程簡(jiǎn)化時(shí)，在方程中略去了主流方向的二階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)；略去了關(guān)于速度的動(dòng)量方程；認(rèn)為邊界層中，因而用代替原來(lái)的。則動(dòng)量守恒方程簡(jiǎn)化為將流動(dòng)邊界層的概念推廣到對(duì)流換熱中去，得到溫度邊界層，其厚度在數(shù)量級(jí)上是個(gè)與流動(dòng)邊界層厚度相當(dāng)?shù)男×?。于是溫度?chǎng)也可區(qū)分為兩個(gè)區(qū)域：溫度邊界層區(qū)與

28、主流區(qū)。在主流區(qū)，流體中的溫度變化率可視為零。于是，主流方向的二階導(dǎo)數(shù)項(xiàng)可略去。則二維、穩(wěn)態(tài)、無(wú)內(nèi)熱源的邊界層能量方程為于是，二維、穩(wěn)態(tài)、無(wú)內(nèi)熱源的邊界層換熱微分方程組簡(jiǎn)化為質(zhì)量守恒方程 動(dòng)量守恒方程 能量守恒方程 12如何將邊界層對(duì)流換熱微分方程組轉(zhuǎn)化為無(wú)量綱形式？引入下列無(wú)量綱量：，則有：質(zhì)量守恒方程 動(dòng)量守恒方程 能量守恒方程 13為什么說(shuō)對(duì)強(qiáng)制對(duì)流換熱問題，總可以有的數(shù)學(xué)方程形式？ 14什么是特征長(zhǎng)度和定性溫度？選取特征長(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)度

29、。15對(duì)管內(nèi)流和管外流，準(zhǔn)則數(shù)中的特性長(zhǎng)度的取法是不一樣的，說(shuō)明其物理原因。選取特征長(zhǎng)度時(shí)，要把所研究問題中具有代表性的尺度取為特征長(zhǎng)度。由于管內(nèi)流和管外流的換熱面不同，管內(nèi)流的換熱面為管壁內(nèi)表面，因此取管內(nèi)徑為特征長(zhǎng)度；管外流的換熱面為管壁外表面，因此取管外徑為特征長(zhǎng)度。16當(dāng)量水利直徑的定義和計(jì)算方法。17湍流動(dòng)量擴(kuò)散率，湍流熱擴(kuò)散率，湍流普朗特?cái)?shù)是如何定義的？當(dāng)流體作湍流運(yùn)動(dòng)時(shí)，除了主流方向的運(yùn)動(dòng)外，流體中的微團(tuán)還作不規(guī)則的脈動(dòng)，會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)作用：（1）不同流層之間有附加的動(dòng)量交換，產(chǎn)生了附加的切應(yīng)力，稱為湍流切應(yīng)力；（2）不同溫度層之間的流體產(chǎn)生附加的熱量交換，稱為湍流熱流密度。假定湍流

30、切應(yīng)力可采用類似于分子擴(kuò)散所引起的切應(yīng)力那樣的計(jì)算公式：，類似地式中，和分別為湍流動(dòng)量擴(kuò)散率和湍流熱擴(kuò)散率。，這里為湍流普朗特?cái)?shù)。18什么是雷諾比擬？它怎樣推導(dǎo)出摩擦系數(shù)和對(duì)流換熱系數(shù)間的比擬關(guān)系式？時(shí)，19什么是相似原理？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(duì)于兩個(gè)同類的物理現(xiàn)象，如果在相應(yīng)的時(shí)刻與相應(yīng)的地點(diǎn)上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對(duì)應(yīng)成比例，則稱此兩現(xiàn)象彼此相似。判斷兩個(gè)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(lái)的條件，它包括：（1）初始條件；（2）邊界條件；（3）幾何條件；（4）物

31、理?xiàng)l件。相似原理可用來(lái)指導(dǎo)試驗(yàn)的安排及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理，也可用來(lái)知道?；囼?yàn)。20比擬和相似之間有什么聯(lián)系和區(qū)別？比擬是用形式相仿或相同，但內(nèi)容不同的微分方程式所描寫的非同類現(xiàn)象之間的關(guān)系。而相似是指用相同形式并具有相同內(nèi)容的微分方程式所描寫的同類現(xiàn)象之間的關(guān)系。21簡(jiǎn)述使用相似分析法推導(dǎo)準(zhǔn)則關(guān)系式的基本方法。相似分析法根據(jù)相似現(xiàn)象的基本定義各個(gè)物理量的場(chǎng)對(duì)應(yīng)成比例，對(duì)與過(guò)程有關(guān)的量引入兩個(gè)現(xiàn)象之間的一系列比例系數(shù)（稱相似倍數(shù)），然后引用描述該過(guò)程的一些數(shù)學(xué)關(guān)系式，來(lái)導(dǎo)出制約這些相似倍數(shù)間的關(guān)系，從而得出相應(yīng)的相似準(zhǔn)則數(shù)。22簡(jiǎn)述使用定理推導(dǎo)準(zhǔn)則關(guān)系式的基本方法。定理的內(nèi)容為：一個(gè)表示個(gè)物理量間

32、關(guān)系的量綱一致的方程式，一定可以轉(zhuǎn)換成包含個(gè)獨(dú)立的無(wú)量綱物理量群間的關(guān)系式。指?jìng)€(gè)物理量中所涉及到的基本量綱的數(shù)目。應(yīng)用定理獲得準(zhǔn)則關(guān)系式的步驟如下：（1）找出組成與本問題有關(guān)的各物理量量綱中的基本量的量綱。（2）將基本量逐一與其余各量組成無(wú)量綱量。（3）應(yīng)用量綱和諧原理來(lái)決定步驟（2）中的待定指數(shù)。23，準(zhǔn)則數(shù)的物理意義是什么？，是壁面上流體的無(wú)量綱溫度梯度。，是慣性力與粘性力之比的一種度量。，是動(dòng)量擴(kuò)散厚度與熱量擴(kuò)散厚度之比的一種度量。，是浮升力與粘性力之比的一種度量。24在有壁面換熱條件時(shí)，作圖表示出管內(nèi)流體速度分布的變化特點(diǎn)。1等溫流；2冷卻液體或加熱氣體；3加熱液體或冷卻氣體。25管內(nèi)

33、強(qiáng)制對(duì)流換熱系數(shù)及換熱量的計(jì)算方法是什么？如何確定特性長(zhǎng)度和定性溫度？對(duì)于管內(nèi)湍流強(qiáng)制對(duì)流換熱，。加熱流體時(shí)，冷卻流體時(shí)。此式適用于流體與壁面具有中等以下溫度差的場(chǎng)合。式中采用流體的平均溫度（即管道進(jìn)、出口兩個(gè)截面平均溫度和的算術(shù)平均值）為定性溫度，取管內(nèi)徑為特征長(zhǎng)度。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證范圍：，。對(duì)于管內(nèi)層流換熱，。定性溫度為流體平均溫度（按壁溫計(jì)算），特征長(zhǎng)度為管徑。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證范圍為：，且管子處于均勻壁溫。則換熱系數(shù)為：。換熱量為：。26流體橫掠單管和管束時(shí)對(duì)流換熱的計(jì)算方法是什么？流體橫掠單管時(shí)，及的值可查表。定性溫度為；特征長(zhǎng)度為管外徑。數(shù)中的特征速度為通道來(lái)流速度。對(duì)于流體橫掠管束，管子排數(shù)在10

34、排以上時(shí)，及的值可查表。定性溫度采用，其中為管束中流體的平均溫度；特征長(zhǎng)度為管外徑。中的特征速度采用整個(gè)管束中最窄截面處的流速。該式使用范圍為。對(duì)于排數(shù)少于10排的管束，平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)要乘以一個(gè)小于1的管排修正系數(shù)，得到 。的值可查表。27豎壁附近自然對(duì)流的溫度分布，速度分布和換熱系數(shù)有什么特點(diǎn)？溫度分布的特點(diǎn)為：在貼壁處，流體溫度等于壁面溫度，在離開壁面的方向上逐步降低，直至周圍環(huán)境溫度，如圖1所示。 薄層內(nèi)的速度分布則有兩頭小中間大的特點(diǎn)。貼壁處，由于粘性作用速度為零，在薄層外緣溫度不均勻作用消失，速度也等于零，在偏近熱壁的中間處速度有一個(gè)峰值，如圖2所示。從換熱壁面下端開始，層流薄層的

35、厚度逐漸增加。與此相對(duì)應(yīng)，局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)也隨高度增加而減小。如果壁面足夠高，流體的流動(dòng)將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧?。旺盛湍流時(shí)的局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)幾乎是個(gè)常量。如圖3所示。28大空間自然對(duì)流換熱的計(jì)算方法是什么？如何確定橫管和豎管的特性長(zhǎng)度？對(duì)于大空間自然對(duì)流換熱，對(duì)于符合理想氣體性質(zhì)的氣體，格拉曉夫準(zhǔn)則數(shù)中的體積膨脹系數(shù)。定性溫度采用邊界層的算術(shù)平均溫度，指未受壁面影響的遠(yuǎn)處的流體溫度。橫管的特征長(zhǎng)度取外徑，豎管的特征長(zhǎng)度取高度。29如何區(qū)分自然對(duì)流是屬于大空間自然對(duì)流還是受限空間自然對(duì)流？對(duì)于被同樣加熱的兩個(gè)熱豎壁形成的空氣夾層，如圖，底部封閉時(shí)，只要，壁面的換熱就可應(yīng)用大空間的換熱規(guī)律計(jì)算；底部開口

36、時(shí)，只要，壁面換熱也可按大空間自然對(duì)流處理。30如何計(jì)算物體表面自然對(duì)流和輻射換熱同時(shí)需要考慮的換熱問題？對(duì)流與輻射同時(shí)存在的換熱過(guò)程稱為復(fù)合換熱。對(duì)于復(fù)合換熱，常常采用把輻射換熱量折合成對(duì)流換熱量的處理方法。其具體處理方法如下：先按輻射換熱的有關(guān)公式算出輻射換熱量，然后將它表示成牛頓冷卻公式的形式：。式中稱為輻射換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。于是復(fù)合換熱的總換熱量可方便地表示成：。式中下標(biāo)“”表示對(duì)流換熱；為包括對(duì)流與輻射換熱在內(nèi)的總表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，稱為復(fù)合換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)。31如何使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理對(duì)流換熱準(zhǔn)則數(shù)實(shí)驗(yàn)方程式？32對(duì)自然對(duì)流換熱，自?；挠惺裁次锢硪饬x及工程應(yīng)用意義？無(wú)論是常壁溫，還是常熱流

37、密度，自然對(duì)流湍流時(shí)的換熱規(guī)律都表明表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是個(gè)與特征長(zhǎng)度無(wú)關(guān)的常量。這種特征稱為自模化。利用這一特征，湍流自然對(duì)流的實(shí)驗(yàn)研究，可以用比已定特征數(shù)相等所要求的更小尺寸的模型進(jìn)行模型研究，而只要保證仍處于湍流的范圍就可以了。33什么是混合對(duì)流？對(duì)于管內(nèi)對(duì)流換熱，自然對(duì)流對(duì)總換熱量的影響低于10的作為純強(qiáng)制對(duì)流；強(qiáng)制對(duì)流對(duì)總換熱量的影響低于10的作為純自然對(duì)流；這兩部分都不包括的中間區(qū)域?yàn)樽匀粚?duì)流與強(qiáng)制對(duì)流并存的混合對(duì)流。1簡(jiǎn)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(rùn)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(dāng)凝結(jié)液體不能很好地濕潤(rùn)壁面時(shí)，凝結(jié)液體在壁面上形成一個(gè)個(gè)的小液

38、珠，稱為珠狀凝結(jié)。2純凈飽和蒸汽層流膜狀凝結(jié)換熱分析解的基本推導(dǎo)方法是什么？在這個(gè)推導(dǎo)方法中最基本的假設(shè)是什么? 以豎壁的膜狀凝結(jié)為例，把坐標(biāo)取為重力方向，如圖所示。在穩(wěn)態(tài)狀況下，微分方程組為：（a）（b）（c）下標(biāo)表示液相。對(duì)純凈飽和蒸汽層流液膜，作以下假設(shè)：（1）常物性；（2）蒸氣是靜止的，汽液界面上無(wú)對(duì)液膜的粘滯應(yīng)力；（3）液膜的慣性力可以忽略；（4）汽液界面上無(wú)溫差，界面上液膜溫度等于飽和溫度，；（5）膜內(nèi)溫度分布是線性的，即認(rèn)為液膜內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱，而無(wú)對(duì)流作用；（6）液膜的過(guò)冷度可以忽略；（7）， 相對(duì)于可忽略不計(jì)；（8）液膜表面平整無(wú)波動(dòng)。應(yīng)用假定（3），式（b）左方可舍去。

39、為液膜在方向的壓力梯度，可按處液膜表面蒸氣的壓力梯度計(jì)算?？紤]到假定（2），若以表示蒸氣密度，則有 。按假定（7），相對(duì)于，可以舍去。按假定（5），式（c）左方可以舍去。方程式（b）及（c）中只有、兩個(gè)未知量，不需補(bǔ)充其他方程即可求解，于是式（a）可以舍去。由此，微分方程組簡(jiǎn)化為其邊界條件為時(shí)，時(shí)，。求解的思路是：先從簡(jiǎn)化的微分方程組獲得包括液膜厚度在內(nèi)的流速及溫度的分布表達(dá)式，再利用一段距離上凝結(jié)液體的質(zhì)量平衡關(guān)系獲得液膜厚度的表達(dá)式，最后利用導(dǎo)熱公式和牛頓冷卻公式的聯(lián)系解出表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的表達(dá)式。4對(duì)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？對(duì)于單根管子，影響膜狀凝結(jié)換熱的

40、因素主要有：（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)氣體的分壓力增大。蒸氣在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)前，必須以擴(kuò)散方式穿過(guò)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(guò)程的阻力。同時(shí)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(dòng)力，也使凝結(jié)過(guò)程削弱。（2）蒸氣流速蒸氣流速高時(shí)，蒸氣流對(duì)液膜表面會(huì)產(chǎn)生明顯的粘滯應(yīng)力。其影響又隨蒸氣流向與重力場(chǎng)同向或異向、流速大小以及是否撕破液膜等而不同。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)蒸氣流動(dòng)方向與液膜向下的流動(dòng)同方向時(shí)，使液膜拉薄，增大；反方向時(shí)則會(huì)阻滯液膜的流動(dòng)使其增厚，從而使減小。（3）過(guò)熱蒸氣對(duì)于過(guò)熱蒸氣，只要

41、把計(jì)算式中的潛熱改用過(guò)熱蒸氣與飽和液的焓差，亦可用飽和蒸氣的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算過(guò)熱蒸氣的凝結(jié)換熱。（4）液膜過(guò)冷度及溫度分布的非線性只要用代替計(jì)算公式中的，就可以照顧到這兩個(gè)因素的影響：。（5）管內(nèi)冷凝以水平管中的凝結(jié)為例，當(dāng)蒸氣流速低時(shí)，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(dòng)，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(dòng)的進(jìn)行，液膜厚度不斷增厚以致凝結(jié)完時(shí)占據(jù)了整個(gè)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(qiáng)化膜狀凝結(jié)換熱。5對(duì)于實(shí)際凝結(jié)換熱器，有那些方

42、法可以提高膜狀凝結(jié)換熱系數(shù)？（1）排除不凝結(jié)氣體（2）使蒸氣流動(dòng)方向與液膜向下的流動(dòng)同方向（3）管外側(cè)強(qiáng)化凝結(jié)的表面結(jié)構(gòu)（4）管內(nèi)側(cè)采用擾動(dòng)避免液膜厚度不斷增厚6池內(nèi)飽和沸騰曲線可以分成幾個(gè)區(qū)域？有那些特性點(diǎn)？各個(gè)區(qū)域在換熱原理上有何特點(diǎn)?分為4個(gè)區(qū)域。壁面過(guò)熱度小時(shí)沸騰尚未開始，換熱服從單相自然對(duì)流規(guī)律。從起始沸騰點(diǎn)開始，至熱流密度的峰值點(diǎn)，為核態(tài)沸騰，分為孤立氣泡區(qū)和汽塊區(qū)。這兩區(qū)中，換熱系數(shù)和熱流密度都急劇增大。從峰值點(diǎn)進(jìn)一步提高過(guò)熱度，至熱流密度的最低點(diǎn)，為過(guò)度沸騰。熱流密度不僅不隨過(guò)熱度的升高而提高，反而越來(lái)越低。從熱流密度最低點(diǎn)進(jìn)一步調(diào)高過(guò)熱度，為穩(wěn)定膜態(tài)沸騰。換熱系數(shù)較凝結(jié)小得多

43、。7簡(jiǎn)述汽化核心的概念及沸騰氣泡產(chǎn)生的物理?xiàng)l件。在加熱面上產(chǎn)生氣泡得某些特定點(diǎn)稱為汽化核心。在一定壁面過(guò)熱度條件下，壁面上只有滿足條件的地點(diǎn)才能成為工作的汽化核心。為汽液界面的表面張力。8畫出水的池內(nèi)飽和沸騰曲線并標(biāo)出特性點(diǎn)的基本數(shù)值范圍。9什么是臨界熱流密度？什么是燒毀點(diǎn)？如果是定壁溫加熱條件，還會(huì)有燒毀現(xiàn)象出現(xiàn)嗎？大容器飽和沸騰中熱流密度的峰值被稱為臨界熱流密度。對(duì)于依靠控制熱流密度來(lái)改變工況的加熱設(shè)備，一旦熱流密度超過(guò)峰值，工況將沿跳至膜態(tài)沸騰線，將猛升至近1000，可能導(dǎo)致設(shè)備的燒毀。因此亦稱燒毀點(diǎn)。10為什么對(duì)于不同的表面粗糙度，核態(tài)沸騰換熱系數(shù)有很大的不同？影響核態(tài)沸騰的因素主要是

44、壁面過(guò)熱度和汽化核心數(shù)，而汽化核心數(shù)又受到壁面材料及其表面狀況、壓力、物性的支配。因此，對(duì)于不同的表面粗糙度，核態(tài)沸騰換熱系數(shù)有很大的不同。11影響核態(tài)沸騰換熱的因素有哪些？影響核態(tài)沸騰的因素主要是壁面過(guò)熱度和汽化核心數(shù)，而汽化核心數(shù)又受到壁面材料及其表面狀況、壓力、物性的支配。12沸騰換熱的基本計(jì)算方法？ 1什么是黑體，灰體？實(shí)際物體在什么樣的條件下可以看成是灰體？吸收比的物體叫做絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體。在熱輻射分析中，把光譜吸收比與波長(zhǎng)無(wú)關(guān)的物體稱為灰體。對(duì)工程計(jì)算而言，只要在所研究的波長(zhǎng)范圍內(nèi)光譜吸收比基本上與波長(zhǎng)無(wú)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)。2光譜輻射力，輻射

45、力和定向輻射強(qiáng)度的物理意義是什么？它們之間有什么關(guān)系？輻射力是單位時(shí)間內(nèi)物體的單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射出去的全部波長(zhǎng)的輻射能的總量。輻射力從總體上表征物體發(fā)射輻射本領(lǐng)的大小。光譜輻射力是單位時(shí)間內(nèi)物體的單位表面積向半球空間所有方向發(fā)射出去的在包含的單位波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射能。光譜輻射力表征了物體發(fā)射特定波長(zhǎng)的輻射本領(lǐng)的大小。單位時(shí)間內(nèi)、單位可見輻射面積輻射出去的落在單位立體角內(nèi)的輻射能量稱為定向輻射強(qiáng)度，記為。定向輻射強(qiáng)度表征了物體在不同方向上輻射能力的強(qiáng)弱。，3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(shí)際物體的輻射力與同溫度下黑體輻射力的比值稱為實(shí)際物體

46、的發(fā)射率，記為。物體對(duì)投入輻射所吸收的百分?jǐn)?shù)稱為該物體的吸收比。物體對(duì)投入輻射所反射的百分?jǐn)?shù)稱為該物體的反射比。投入輻射穿透物體的百分?jǐn)?shù)稱為該物體的穿透比。發(fā)射率是表征實(shí)際物體輻射力的大小。反射比是表征物體對(duì)投入輻射的反射能力的大小。4簡(jiǎn)述工業(yè)上有實(shí)際意義的熱輻射波長(zhǎng)范圍以及近紅外，遠(yuǎn)紅外輻射的概念。在工業(yè)上所遇到的溫度范圍內(nèi)，即2000以下，有實(shí)際意義的熱輻射波長(zhǎng)位于之間。波長(zhǎng)在以下的紅外線稱為近紅外線，以上的紅外線稱為遠(yuǎn)紅外線。5簡(jiǎn)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(jiǎn)稱漫灰表面。6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

47、。但是吸收比與外界條件有關(guān)。為什么對(duì)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(zhǎng)無(wú)關(guān)，在一定溫度下是一個(gè)常數(shù)。假設(shè)在某一溫度下，一灰體與黑體處于熱平衡，按基爾霍夫定律 。然后，考慮改變?cè)摶殷w的環(huán)境，使其所受到的輻射不是來(lái)自同溫下的黑體輻射，但保持其自身溫度不變，此時(shí)考慮到發(fā)射率及灰體吸收比的性質(zhì)，顯然仍有 。所以對(duì)于灰體，一定有。7寫出維恩位移定律的表達(dá)式。試考慮一下它在自然科學(xué)及工程應(yīng)用中的作用。維恩位移定律的表達(dá)式為：8簡(jiǎn)述四個(gè)黑體輻射基本定律的物理意義及計(jì)算應(yīng)用。普朗克定律揭示了黑體輻射能按照波長(zhǎng)分布的規(guī)律：式中：光譜輻射力，； ：波長(zhǎng)，； ：黑體的熱力學(xué)溫

48、度，； ：第一輻射常量，其值為； ：第二輻射常量，其值為。維恩位移定律揭示了最大光譜輻射力的波長(zhǎng)與溫度之間成反比的關(guān)系：斯忒藩玻爾茲曼定律說(shuō)明黑體輻射力正比例于其熱力學(xué)溫度的四次方：式中，：斯忒藩玻爾茲曼常量，又稱黑體輻射常數(shù)，其值為。 蘭貝特定律揭示了黑體輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)的規(guī)律：常量1簡(jiǎn)述角系數(shù)的定義及性質(zhì)。把從表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2上的百分?jǐn)?shù)，成為表面1對(duì)表面2的角系數(shù)，記為X1,2。角系數(shù)的性質(zhì)（1）相對(duì)性（2）完整性對(duì)N個(gè)表面組成的封閉腔有，（3）可加性設(shè)表面2有2a和2b兩部分組成，則有2簡(jiǎn)述二維表面間角系數(shù)的計(jì)算方法。主要有代數(shù)分析法和圖表法。利用代數(shù)分析法，對(duì)于在一個(gè)方向上長(zhǎng)度無(wú)限延伸的多個(gè)表面組成的系統(tǒng)，任意兩個(gè)表面之間的角系數(shù)為：3多層無(wú)限大灰體平板間的輻射換熱計(jì)算方法。