傳熱學(xué)名詞解釋及簡(jiǎn)答題資料講解

熱傳導(dǎo)：物體各部分之間不發(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)生的熱能傳遞。傳熱系數(shù)：在數(shù)值上等于冷、熱流體間溫差^t=1°C、傳熱面積A=1m2時(shí)的熱流量的值，它表征傳熱過(guò)程的強(qiáng)烈程度。傳熱過(guò)程：熱量從壁一側(cè)的高溫流體通過(guò)壁傳給另一側(cè)的低溫流體的過(guò)程。溫度場(chǎng)：指各個(gè)時(shí)刻物體內(nèi)各點(diǎn)溫度組成的集合，又稱溫度分布。一般的，物體的溫度場(chǎng)是時(shí)間和空間的函數(shù)。等溫面：同一瞬間，溫度場(chǎng)中所有溫度相同的點(diǎn)所組成的面。等溫線：在任何一個(gè)二維截面上，等溫面表現(xiàn)為等溫線。溫度梯度：在溫度場(chǎng)中某點(diǎn)處沿等溫面的法向的最大方向?qū)?shù)，t。熱流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某一給定面積的熱量。記為6。熱流密度：通過(guò)單位面積的熱流量。記為q。熱對(duì)流：由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)而引起的流體各部分之間發(fā)生相對(duì)位移，冷、熱流體相互摻混所導(dǎo)致的熱量傳遞過(guò)程。表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：?jiǎn)挝幻娣e上，流體與壁面之間在單位溫差下及單位時(shí)間內(nèi)所能傳遞的能量。對(duì)流傳熱：流體流過(guò)一個(gè)物體表面時(shí)流體與物體表面間的熱量傳遞過(guò)程。自然對(duì)流：由于流體冷、熱各部分的密度不同而引起流體的流動(dòng)。強(qiáng)制對(duì)流：流體的流動(dòng)是由于水泵、風(fēng)機(jī)或者其他壓差作用所造成。沸騰傳熱（凝結(jié)傳熱）：液體在熱表面上沸騰（及蒸汽在冷表面上凝結(jié)）的對(duì)流傳熱。入口段和充分發(fā)展段：流體從進(jìn)入管口開始，需經(jīng)歷一段距離，管斷面流速分布和流動(dòng)狀態(tài)才能達(dá)到定型，這一段距離通稱進(jìn)口段。之后，流態(tài)定型，流動(dòng)達(dá)到充分發(fā)展，稱為流動(dòng)充分發(fā)展段。自?；F(xiàn)象：自然對(duì)流紊流的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與定型尺寸無(wú)關(guān)的現(xiàn)象。輻射：物體通過(guò)電磁波來(lái)傳遞能量的方式。熱輻射：物體會(huì)因各種原因發(fā)出輻射能，其中因熱的原因而發(fā)出輻射能的現(xiàn)象稱~。輻射傳熱：輻射與吸收過(guò)程的綜合結(jié)果就造成了以輻射的方式進(jìn)行的物體間的熱量傳遞。黑體：指能吸收投入到其表面上的所有熱輻射能量的物體。傅里葉導(dǎo)熱定律：在導(dǎo)熱過(guò)程中，單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)給定截面的導(dǎo)熱量，正比于垂直該截面方向上的溫度變化率和截面面積，而熱量傳遞的方向則與溫度升高的方向相反。保溫材料：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，凡平均溫度不高于 350°C，導(dǎo)熱系數(shù)不大于0.12w/(mk)的材料。熱擴(kuò)散率(熱擴(kuò)散系數(shù)/導(dǎo)溫系數(shù))：a上，表示物體被加熱或冷卻時(shí)，物pc體內(nèi)各部分溫度趨向均勻一致的能力。a越大，表示物體內(nèi)部溫度扯平的能力越大，材料中溫度變化傳播的越迅速。接觸熱阻：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，在未接觸截面之間的間隙中充滿空氣，熱量將以導(dǎo)熱的方式穿過(guò)這種氣隙層。這種情況下與兩固體表面真正完全接觸相比，增加了附加的傳遞阻力。肋效率門「:衡量肋片散熱有效程度的指標(biāo)，定義為在肋片表面平均溫度tm下，肋片的實(shí)際散熱量6與假定整個(gè)肋片表面處在肋基溫度七0時(shí)的理想散熱量40的比值。肋面總效率:形狀因子S：將有關(guān)涉及物體幾何形狀和尺寸的因素歸納在一起。形狀因子僅適用于計(jì)算發(fā)生在兩個(gè)等溫表面之間的導(dǎo)熱熱流量。形狀因子S是有量綱的物理量，其單位是m。?=^S（t1-t2）蓄熱系數(shù)：S=:迎生，當(dāng)物體表面溫度波振幅為1°C時(shí)，導(dǎo)入物體的最大\T熱流密度。S越大感覺(jué)越冰冷。非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱：物體的溫度隨時(shí)間而變化的導(dǎo)熱過(guò)程。特征數(shù)（準(zhǔn)則數(shù)）：表征某一類物理現(xiàn)象或者物理過(guò)程特征的無(wú)量綱數(shù)。特征長(zhǎng)度：出現(xiàn)在特征數(shù)定義式中的幾何尺度。集中參數(shù)法：當(dāng)Bi<0.1時(shí)，可以近似的認(rèn)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(rèn)為物體溫度均勻的分析方法。時(shí)間常數(shù)二:七=譬，具有時(shí)間的量綱，時(shí)間常數(shù)的數(shù)值越小表示測(cè)溫元件越能迅速反映出流體的溫度變動(dòng)。吸熱系數(shù)：、麻，它的大小代表了物體向與其接觸的高溫物體吸熱的能力。流動(dòng)邊界層（速度邊界層）：在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（熱邊界層）：固體表面附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的薄層。流動(dòng)邊界層厚度6：通常規(guī)定達(dá)到主流速度的99%處的距離y為~。定性溫度：確定特征數(shù)中流體物性的溫度。比擬理論：指利用兩個(gè)不同物理現(xiàn)象之間在控制方程方面的類似性，通過(guò)測(cè)定其中一種現(xiàn)象的規(guī)律而獲得另一種現(xiàn)象基本關(guān)系的方法。畢渥數(shù)Bi：Bi=四，固體內(nèi)部導(dǎo)熱熱阻和界面上換熱熱阻之比。（入為固體的力導(dǎo)熱系數(shù)）精品文檔傅里葉數(shù)Fo：Fo=竺，表征非穩(wěn)態(tài)過(guò)程進(jìn)行深度的無(wú)量綱時(shí)間，這一無(wú)量12綱時(shí)間越大，熱擾動(dòng)就越深入的傳播到物體內(nèi)部，因而物體內(nèi)各點(diǎn)的溫度越接近周圍介質(zhì)的溫度。格拉曉夫數(shù)Gr：Gr=史絆，浮升力與粘性力之比的一種量度。V2體脹系數(shù)a:它是定壓下與溫度變化相對(duì)應(yīng)的密度相對(duì)變化的度量。v努塞爾數(shù)Nu：Nu=電，壁面上流體的無(wú)量綱溫度梯度。（入為流體的導(dǎo)熱系力數(shù)）從對(duì)流換熱微分方程產(chǎn)生。普朗特?cái)?shù)Pr：Pr=罵=V，動(dòng)量擴(kuò)散能力與熱量擴(kuò)散能力的一種量度。人a雷諾數(shù)Re：Re=四，慣性力與粘性力之比的一種量度，從動(dòng)量微分方程產(chǎn)生。V斯坦頓數(shù)St：St=里，一種修正的Nu數(shù)，或視為流體實(shí)際的換熱熱流密RePr度與流體可傳遞的最大熱流密度之比。貝克萊數(shù)Pe：Pe=RePr，從能量微分方程產(chǎn)生。熱邊界條件：當(dāng)流體在管內(nèi)被加熱或冷卻時(shí)，加熱或冷卻壁面的熱狀況稱為~。膜狀凝結(jié)：如果凝結(jié)液體能很好地潤(rùn)濕壁面，它就能在壁面上鋪展成膜。珠狀凝結(jié)：當(dāng)凝結(jié)液不能很好地潤(rùn)濕壁面時(shí)，凝結(jié)液體在壁面上形成一個(gè)個(gè)的小液珠。飽和沸騰：大容器沸騰中流體主要部分的溫度等于響應(yīng)壓力下的飽和溫度，則這種沸騰稱為~。過(guò)冷沸騰：若大容器沸騰中流體主要部分的溫度低于響應(yīng)壓力下的飽和溫度，則這種沸騰稱~。大容器沸騰：加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰。鏡體（白體）：能全部反射外來(lái)射線的物體。絕對(duì)透明體（透明體）：能被外來(lái)射線全部透射的物體。輻射力E：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)單位表面積向其上的半球空間的所有方向輻射出去的全部波長(zhǎng)范圍內(nèi)的能量。光譜輻射力E:單位時(shí)間內(nèi)單位表面積向其上的半球空間的所有方向輻射出bl去的在包含波長(zhǎng)入在內(nèi)的單位波長(zhǎng)內(nèi)的能量。定向輻射強(qiáng)度：從黑體單位可見(jiàn)面積發(fā)射出去的落到空間任意方向的單位立體角中的能量。定向輻射力：?jiǎn)挝粫r(shí)間，單位輻射面積在某一方向的單位立體角內(nèi)的輻射能稱該方向的~。黑度（發(fā)射率）：實(shí)際物體的輻射力E總是小于同溫度下黑體的輻射力Eb,兩者的比值稱~。投入輻射：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)從外界投入到物體的單位表面積上的輻射能。有效輻射：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)離開表面單位面積的總輻射能。光譜吸收比：物體吸收某一特定波長(zhǎng)輻射能的百分?jǐn)?shù)。光譜發(fā)射率：表示實(shí)際物體的光譜輻射力E人與同溫度下黑體的光譜輻射力E的比值。bl漫射表面：通常把服從蘭貝特定律的表面稱~，即該表面的定向輻射關(guān)系與方向無(wú)關(guān)?；殷w：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~。角系數(shù)：表面1發(fā)出的輻射能中落到表面2的百分?jǐn)?shù)稱為表面1對(duì)表面2的精品文檔角系數(shù)。蘭貝特定律：黑體表面具有漫輻射的性質(zhì)，在半球空間各個(gè)方向上的定向輻射強(qiáng)度相等，即說(shuō)明黑體在任何方向上的定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)。服從蘭貝特定律的輻射，在半球空間不同方向的單位立體角內(nèi)的輻射能數(shù)值不等，其值正比于該方向與輻射面法線方向夾角的余弦，所以蘭貝特定律又叫余弦定律?；鶢柣舴蚨桑簾崞胶鈺r(shí)，任意物體對(duì)黑體投入輻射的吸收比等于同溫度下該物體的發(fā)射率。重輻射面：輻射傳熱系統(tǒng)中，這種表面溫度未定而凈的輻射傳熱量為零的表面。遮熱板：插入兩個(gè)輻射傳熱表面之間用以削弱輻射傳熱的薄板（如：屋頂隔熱板，遮陽(yáng)傘）。一一… 4 肋化系數(shù)：&=才，加肋后的總表面積與內(nèi)側(cè)未加肋時(shí)的表面積之比。i換熱器（換熱交換設(shè)備）：用來(lái)使熱量從熱流體傳遞到冷流體，以滿足規(guī)定的工藝要求的裝置。安裝新空調(diào)時(shí)，在沖灌制冷劑之前，通常要對(duì)系統(tǒng)抽真空，試敘述這樣做的理由。兩個(gè)理由：一是殘留的空氣會(huì)改變制冷劑的物性；二是殘留的空氣可能會(huì)在管道里形成氣泡，影響對(duì)流換熱。判斷：溫度梯度是沿等溫面法線方向的矢量，它的正方向是朝著溫度升高的方向。對(duì)冬天時(shí)節(jié)，如果白天曬被子，晚上人蓋著睡覺(jué)會(huì)感到暖和一些，是由于曬被子使被子蓬松，里面有許多的空氣氣隙，而空氣的導(dǎo)熱系數(shù)要比被子本身的導(dǎo)熱系數(shù)小許多，使得總的導(dǎo)熱系數(shù)下降，有利于保溫。純導(dǎo)熱存在于（不透明的固體）中。簡(jiǎn)述影響導(dǎo)熱系數(shù)的因素導(dǎo)熱系數(shù)不僅與物質(zhì)的種類有關(guān)，還與物質(zhì)的物理結(jié)構(gòu)和狀態(tài)有關(guān)。溫度、多孔材料的含水量、疏松物質(zhì)的折合密度等都影響材料的導(dǎo)熱系數(shù)。對(duì)各項(xiàng)異性的材料，還與方向有關(guān)。黑體的性質(zhì)：1）、同溫度下輻射力最大；2）、吸收比為1；3）、其輻射力與絕對(duì)溫度的四次方成正比；4）、單色輻射力服從普朗克定律；5）、定向輻射強(qiáng)度與方向無(wú)關(guān)。舉例：隔熱保溫措施，并且用傳熱學(xué)的理論闡明其中的原理。1） 在熱力管道上敷設(shè)保溫材料，以增加傳熱熱阻，減少管道散熱；2） 保溫材料外敷設(shè)防水材料，以避免受潮而降低保溫效果；3） 保溫層外采用低發(fā)射率材料，以降低輻射換熱熱量；4） 對(duì)于管道保溫，將導(dǎo)熱系數(shù)小的材料包在內(nèi)層，以增加保溫層熱阻；5） 采用遮熱板，增加系統(tǒng)輻射熱阻，以減少高溫物體的輻射散熱。采用溫度計(jì)套管測(cè)量氣體溫度時(shí)，輻射和導(dǎo)熱會(huì)引起測(cè)溫誤差，請(qǐng)?zhí)岢鎏岣邷y(cè)溫精度的措施。1） 采用導(dǎo)熱系數(shù)小的材料作套管，盡量增加套管高度，并減小套管的壁厚，從而降低套管頂端與根部之間的導(dǎo)熱量；2） 強(qiáng)化套管與流體間的對(duì)流換熱，從而降低套管頂端與氣體的溫差；3） 在氣體測(cè)量段或者氣體容器外部進(jìn)行保溫處理和減小套管表面黑度，從而降低套管與氣體容器壁面的輻射換熱量；4） 降低溫度計(jì)探頭與套管內(nèi)壁的接觸熱阻，如采用導(dǎo)熱油、水銀、導(dǎo)熱硅膠等。判斷：任何物體都在不斷的發(fā)射熱射線。對(duì)判斷：傅里葉導(dǎo)熱定律只適用于穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱。錯(cuò)試指出導(dǎo)熱系數(shù)入、對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h及傳熱過(guò)程傳熱系數(shù)k的區(qū)別。導(dǎo)熱系數(shù)入是材料傳導(dǎo)熱量能力的度量，是物性參數(shù)，其單位是W/（m?K）；對(duì)流換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)h是對(duì)流換熱過(guò)程中對(duì)流換熱強(qiáng)弱的度量，它與流體的物性參數(shù)、流動(dòng)狀態(tài)等因素有關(guān)，不是流體的物性參數(shù)，其單位是W/（m2.K）；傳熱過(guò)程是指高溫流體通過(guò)對(duì)流換熱，將熱量傳遞到壁面另外一側(cè)的低溫流體的過(guò)程。傳熱過(guò)程的傳熱系數(shù)k包含了冷熱兩側(cè)流體與壁面對(duì)流換熱系數(shù)和壁面內(nèi)壁導(dǎo)熱系數(shù)的綜合作用，其單位是W/（m2.K）。熱對(duì)流時(shí)，能量與（質(zhì)量）同時(shí)轉(zhuǎn)移。三種熱傳導(dǎo)方式的特點(diǎn)：熱傳導(dǎo)1） 導(dǎo)熱依靠微觀粒子（分子，原子，電子等）的無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，物體之間不發(fā)生宏觀相對(duì)位移；2） 導(dǎo)熱是物質(zhì)的固有本質(zhì)，在氣體，液體和固體中存在。熱對(duì)流在宏觀運(yùn)動(dòng)，在氣體，液體中進(jìn)行，熱輻射1） 物體溫度大于0K，就有輻射傳熱；2） 不依靠任何介質(zhì)在真空中傳播，有能量形式的變化。什么是串聯(lián)熱阻疊加原則，它在什么前提下成立？以固體中的導(dǎo)熱為例，試討論有哪些情況可能使熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。在一個(gè)串聯(lián)的熱傳遞過(guò)程中，如果通過(guò)各環(huán)節(jié)的熱流量都相等，則總熱阻等于各環(huán)節(jié)熱阻之和，這就是串聯(lián)熱阻疊加原則。其前提是通過(guò)各環(huán)節(jié)的熱流量必須相等。當(dāng)存在內(nèi)熱源或者熱匯時(shí)，就會(huì)使熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。一水平夾層內(nèi)充滿流體，試分析上下表面冷熱狀態(tài)顛倒時(shí)熱量交換的方式有何不同？如果要通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用哪一種布置？熱面在上，冷面在下時(shí)，夾層中流體不易對(duì)流，熱量通過(guò)夾層時(shí)以導(dǎo)熱為主，而冷面在上，熱面在下時(shí)，熱量通過(guò)夾層時(shí)以對(duì)流為主。要測(cè)定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用熱面在上的布置形式。導(dǎo)熱、對(duì)流傳熱、熱輻射的區(qū)別1）導(dǎo)熱、對(duì)流兩種熱量傳遞方式，只在有物質(zhì)存在的條件下才能實(shí)現(xiàn)。而熱輻精品文檔射不需要中間介質(zhì)，可以在真空中傳遞，而且在真空中輻射能的傳遞最有效；2） 物體溫度＞0k時(shí)，就有輻射能發(fā)射；在輻射傳熱過(guò)程中，不僅有能量的轉(zhuǎn)移，而且伴隨有能量形式的轉(zhuǎn)換。即在發(fā)射時(shí)，從熱能轉(zhuǎn)換為輻射能；在吸收時(shí)，由輻射能轉(zhuǎn)換為熱能；3） 輻射傳熱是一種雙向傳熱過(guò)程，即不僅高溫物體向低溫物體輻射熱能，而且低溫物體也向高溫物體輻射熱能；4） 物體的輻射能力與溫度有關(guān)，同一溫度下不同物體的輻射與吸收本領(lǐng)也不大一樣。解釋現(xiàn)象：某辦公室由中央空調(diào)系統(tǒng)維持室內(nèi)恒溫，人們注意到盡管冬夏兩季室內(nèi)都是20度，但感覺(jué)卻不同。這是因?yàn)槎膬杉臼彝鉁囟炔煌?，在?duì)流傳熱的作用下，導(dǎo)致冬夏兩季墻壁的溫度是不同的?？紤]輻射傳熱，人體與墻壁之間進(jìn)行輻射傳熱，由于冬天的壁溫較低，所以冬天人體與墻壁之間的輻射傳熱量更大。所有盡管冬夏兩季室內(nèi)溫度都是20度，但是人的感覺(jué)是不一樣的。對(duì)流傳熱和熱對(duì)流有何本質(zhì)上的區(qū)別？對(duì)流傳熱不是基本的傳熱方式。它是流體與相互接觸的固體表面之間的熱能傳遞現(xiàn)象，是導(dǎo)熱和熱對(duì)流兩種基本傳熱方式共同作用的結(jié)果；而熱對(duì)流時(shí)由于流體的宏觀運(yùn)動(dòng)使不同溫度的流體相對(duì)位移而產(chǎn)生的熱能傳遞現(xiàn)象，熱對(duì)流只發(fā)生在流體之中，并伴隨有微觀粒子熱運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的導(dǎo)熱。判斷：流體發(fā)生熱對(duì)流時(shí)，必然會(huì)伴有導(dǎo)熱。對(duì)肋片高度增加引起兩種效果：肋效率下降及散熱表面積增加。因而有人認(rèn)為，隨著肋片高度的增加會(huì)出現(xiàn)一個(gè)臨界高度，超過(guò)這個(gè)高度之后，肋片的導(dǎo)熱熱流反而會(huì)下降。試分析這一觀點(diǎn)的正確性。這個(gè)觀點(diǎn)是不正確的。計(jì)算公式表明，肋片散熱量與mH的雙曲正切成正比，而雙曲正切是單調(diào)增加函數(shù)，所以散熱量不會(huì)隨高度增加而下降。且隨著H增加，精品文檔th(mH)一1,而當(dāng)th(mH)=1后，其值為無(wú)限長(zhǎng)細(xì)長(zhǎng)桿的散熱量。對(duì)于無(wú)限大平板的一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題，試說(shuō)明在三類邊界條件中，兩側(cè)面邊界條件的哪些組合可以使平板中的溫度場(chǎng)獲得確定的解？?jī)蓚?cè)面不能全為第二類邊界條件，因?yàn)閷?duì)于穩(wěn)態(tài)無(wú)內(nèi)熱源的情況，平壁兩側(cè)熱流密度相等，對(duì)于穩(wěn)態(tài)有內(nèi)熱源的情況，兩側(cè)熱流必須與內(nèi)熱源平衡，所以兩側(cè)熱流密度并不相互獨(dú)立，其他情況對(duì)邊界條件沒(méi)有限制。導(dǎo)熱微分方程所依據(jù)的基本定律傅里葉定律和能量守恒定律常物性、無(wú)內(nèi)熱源的穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱方程V2t=0中，不包含任何物性量，這是否說(shuō)明導(dǎo)熱物體中的溫度分布與導(dǎo)熱物體的物性無(wú)關(guān)，為什么？若有一側(cè)的邊界條件是第三類邊界條件，則平壁內(nèi)的溫度分布與物性參數(shù)有關(guān)。否則，在無(wú)內(nèi)熱源穩(wěn)態(tài)的情況下，平壁內(nèi)的溫度分布與材料的物性參數(shù)無(wú)關(guān)。實(shí)際上，若有一側(cè)為第二類邊界條件，壁溫為均勻分布。對(duì)于球?qū)咏^熱，有無(wú)“臨界熱絕緣直徑”問(wèn)題？同樣有，因?yàn)閷?duì)流熱阻和導(dǎo)熱熱阻均與半徑有關(guān)，且兩者隨半徑變化規(guī)律相反，故存在極值。判斷：濕材料的導(dǎo)熱系數(shù)可以比誰(shuí)的導(dǎo)熱系數(shù)還要大。對(duì)判斷：電線上包有的絕緣層可以起到幫助散熱的作用。錯(cuò)判斷：導(dǎo)熱微分方程是導(dǎo)熱的普遍規(guī)律的數(shù)學(xué)描寫，所以它對(duì)任意物體的內(nèi)部和邊界都適用。對(duì)在用熱電偶測(cè)定氣流的非穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)時(shí)，怎樣才能改善熱電偶的溫度響應(yīng)特要改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性，即最大限度降低熱電偶的時(shí)間常數(shù)氣=警cM，在形狀上要降低體面比，要選擇熱容小的材料，要強(qiáng)化熱電偶表面的對(duì)流換熱。試說(shuō)明“無(wú)限大”平板的物理概念，并舉出一兩個(gè)可以按無(wú)限大平板處理的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問(wèn)題。所謂“無(wú)限大”平板，是指其長(zhǎng)度尺度遠(yuǎn)大于其厚度，從邊緣交換的熱量可以忽略不計(jì)，當(dāng)平板兩側(cè)換熱均勻時(shí)，熱量只垂直于板面流動(dòng)。如薄板兩側(cè)均勻加熱或冷卻、爐墻或冷庫(kù)的保溫層導(dǎo)熱等情況可以按無(wú)限大平板處理。什么是“半無(wú)限大”的物體？半無(wú)限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱存在正規(guī)狀況階段么？所謂“半無(wú)限大”物體是指平面一側(cè)空間無(wú)限延伸的物體。因?yàn)槲矬w向縱深無(wú)限延伸，初始溫度的影響永遠(yuǎn)不會(huì)消除，所以半無(wú)限大物體的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱不存在正規(guī)狀況階段。推導(dǎo)導(dǎo)熱微分方程的步驟和過(guò)程與用熱平衡法建立節(jié)點(diǎn)溫度離散方程的過(guò)程十分相似，為什么前者得到的是精確描寫，后者解出的卻是近似解。差分方程與微分方程的主要區(qū)別是前者用有限小量代替了后者的無(wú)限小量，前者用各離散點(diǎn)參數(shù)代替了后者的連續(xù)參數(shù)。實(shí)際上物體中的物理參數(shù)是時(shí)間和空間的連續(xù)函數(shù)，所以說(shuō)微分方程解是精確解，而差分方程解是近似解。什么是顯式格式？什么是顯式格式計(jì)算中的穩(wěn)定性問(wèn)題？什么是隱式格式？在非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的差分分析中，取溫度對(duì)時(shí)間的向前差分，使后一時(shí)刻的溫度分布完全取決于前一時(shí)刻的溫度分布，而不必聯(lián)立方程求解，這樣的差分格式稱顯式格式。在顯式計(jì)算中，時(shí)間步長(zhǎng)和空間步長(zhǎng)的選擇會(huì)影響求解過(guò)程的穩(wěn)定性，選擇得不適當(dāng)會(huì)使溫度產(chǎn)生震蕩，而不收斂于某一數(shù)值，這是不符現(xiàn)實(shí)的。對(duì)于隱式格式來(lái)說(shuō)，節(jié)點(diǎn)n的下一時(shí)刻的溫度是用自身節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前時(shí)刻以及相鄰節(jié)點(diǎn)的下一時(shí)刻溫度來(lái)表示的，因此必須一次列出全部待求節(jié)點(diǎn)差分方程并聯(lián)立求解。分析顯式差分和隱式差分格式的穩(wěn)定性特性。在應(yīng)用顯式差分格式計(jì)算時(shí)，一旦Ax選定，△『的選擇就不能是任意的，要受到穩(wěn)定性條件式Fo<1的限制。2隱式差分格式：因?yàn)樗锹?lián)系求解節(jié)點(diǎn)離散方程組得出各節(jié)點(diǎn)溫度，所以這種計(jì)算時(shí)無(wú)條件穩(wěn)定的，Ax和at可以任意獨(dú)立的選取而不受限制。但計(jì)算工作量較大。什么是內(nèi)部流動(dòng)？什么是外部流動(dòng)？所謂內(nèi)部流動(dòng)是指流體流過(guò)與之換熱的管壁內(nèi)部，其流動(dòng)邊界層與熱邊界層不能自由發(fā)展，最后匯合于管道中心。而外部流動(dòng)指的是換熱壁面上的流動(dòng)邊界層和熱邊界層可以自由發(fā)展，存在一個(gè)邊界層外的區(qū)域。對(duì)于外掠管束的換熱，整個(gè)管束的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)只有在流動(dòng)方向管排數(shù)大于一定值后才與排數(shù)無(wú)關(guān)，試分析原因。原因是上游排管尾流擾動(dòng)對(duì)后排管傳熱的影響知道一定排數(shù)后才能消失。什么叫大空間自然對(duì)流換熱？什么叫有限空間自然對(duì)流換熱？這與強(qiáng)制對(duì)流中的外部流動(dòng)及內(nèi)部流動(dòng)有什么異同？所謂大空間指的是邊界層可以自由生長(zhǎng)的空間，而有限空間指的是邊界層相互干擾的空間，與強(qiáng)制對(duì)流相比，除流動(dòng)的成因不同外，就邊界層的生長(zhǎng)方式而言，大空間類似于外部流動(dòng)，有限空間類似于內(nèi)部流動(dòng)。對(duì)于熱流密度可控及壁面溫度可控的兩種換熱情形，分別說(shuō)明控制熱流密度小于臨界熱流密度及溫差小于臨界溫差的意義，并針對(duì)上述兩種情形分別舉出一個(gè)工程應(yīng)用實(shí)例。對(duì)于熱流密度可控的設(shè)備，如電加熱器，控制熱流密度小于臨界熱流密度，是為了防止設(shè)備被燒毀，對(duì)比壁溫可控的設(shè)備，如冷凝蒸發(fā)器，控制溫差小于臨界溫差，是為了防止設(shè)備換熱量下降。從換熱