傳熱學(xué)第四版答案

傳熱學(xué)第四版答案篇一：傳熱學(xué)第四版完好版答案

第一章

考慮題

1．試用簡練的語言說明導(dǎo)熱、對流換熱及輻射換熱三種熱傳遞方式之間的聯(lián)絡(luò)和區(qū)別。

答：導(dǎo)熱和對流的區(qū)別在于：物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，稱為導(dǎo)熱；對流那么是流體各局部之間發(fā)生宏觀相對位移及冷熱流體的互相摻混。聯(lián)絡(luò)是：在發(fā)生對流換熱的同時必然伴生有導(dǎo)熱。

導(dǎo)熱、對流這兩種熱量傳遞方式，只有在物質(zhì)存在的條件下才能實現(xiàn)，而輻射可以在真空中傳播，輻射換熱時不僅有能

量的轉(zhuǎn)移還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。

2．以熱流密度表示的傅立葉定律、牛頓冷卻公式及斯忒藩－玻耳茲曼定律是應(yīng)當(dāng)熟記的傳熱學(xué)公

式。試寫出這三個公式并說明其中每一個符號及其意義。

答：①傅立葉定律：度變化率，“－〞表示熱量傳遞的方向是沿著溫度降低的方向。

qdtdt

dx，其中，q－熱流密度；②牛頓冷卻公式：qtf－流體的溫度。

4

③斯忒藩－玻耳茲曼定律：q3．導(dǎo)熱系數(shù)、外表傳熱系數(shù)及傳熱系數(shù)的單位各是什么？哪些是物性參數(shù)，哪些與過程有關(guān)？

答：①導(dǎo)熱系數(shù)的單位是：W/(m.K)；②外表傳熱系數(shù)的單位是：W/(m2.K)；③傳熱系數(shù)的單位是：W/(m2.K)。這三個參數(shù)中，只有導(dǎo)熱系數(shù)是物性參數(shù)，其它均與過程有關(guān)。

4．當(dāng)熱量從壁面一側(cè)的流體穿過壁面?zhèn)鹘o另一側(cè)的流體時，冷、熱流體之間的換熱量可以通過其

中任何一個環(huán)節(jié)來計算〔過程是穩(wěn)態(tài)的〕，但本章中又引入了傳熱方程式，并說它是“換熱器熱工計算的根本公式〞。試分析引入傳熱方程式的工程實用意義。

答：因為在許多工業(yè)換熱設(shè)備中，進(jìn)展熱量交換的冷、熱流體也常處于固體壁面的兩側(cè)，是工程技術(shù)中經(jīng)常遇到的一種典型熱量傳遞過程。

5．用鋁制的水壺?zé)_水時，盡管爐火很旺，但水壺仍然安然無恙。而一旦壺內(nèi)的水燒干后，水壺

很快就燒壞。試從傳熱學(xué)的觀點分析這一現(xiàn)象。

答：當(dāng)壺內(nèi)有水時，可以對壺底進(jìn)展很好的冷卻〔水對壺底的對流換熱系數(shù)大〕，壺底的熱量被很快傳走而不至于溫度升得很高；當(dāng)沒有水時，和壺底發(fā)生對流換熱的是氣體，因為氣體發(fā)生對流換熱的外表換熱系數(shù)小，壺底的熱量不能很快被傳走，故此壺底升溫很快，容易被燒壞。6．用一只手握住盛有熱水的杯子，另一只手用筷子快速攪拌熱水，握杯子的手會顯著地感到熱。

試分析其原因。

答：當(dāng)沒有攪拌時，杯內(nèi)的水的流速幾乎為零，杯內(nèi)的水和杯壁之間為自然對流換熱，自熱對流換熱的外表傳熱系數(shù)小，當(dāng)快速攪拌時，杯內(nèi)的水和杯壁之間為強迫對流換熱，外表傳熱系數(shù)大，熱水有更多的熱量被傳遞到杯壁的外側(cè)，因此會顯著地感覺到熱。

7．什么是串聯(lián)熱阻疊加原那么，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。

答：在一個串聯(lián)的熱量傳遞過程中，假設(shè)通過每個環(huán)節(jié)的熱流量都一樣，那么各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻的和。例如：三塊無限大平板疊加構(gòu)成的平壁。例如通過圓筒壁，對于各個傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積不相等，可能造成熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。

8.有兩個外形一樣的保溫杯A與B，注入同樣溫度、同樣體積的熱水后不久，A杯的外外表就可以感覺到熱，而B杯的外外表那么感覺不到溫度的變化，試問哪個保溫杯的質(zhì)量較好？

答：Ｂ：杯子的保溫質(zhì)量好。因為保溫好的杯子熱量從杯子內(nèi)部傳出的熱量少，經(jīng)外部散熱以后，溫度變化很小，因此幾乎感覺不到熱。能量平衡分析

1-1夏天的早晨，一個大學(xué)生分開宿舍時的溫度為20℃。他希望晚上回到房間時的溫度可以低一些，

于是早上分開時緊閉門窗，并翻開了一個功率為15W的電風(fēng)扇，該房間的長、寬、高分別為5m、3m、2.5m。假設(shè)該大學(xué)生10h以后回來，試估算房間的平均溫度是多少？

解：因關(guān)閉門窗戶后，相當(dāng)于隔絕了房間內(nèi)外的熱交換，但是電風(fēng)扇要在房間內(nèi)做工產(chǎn)生熱量：為

155400005當(dāng)他回來時房間的溫度近似為32℃。

1-2理發(fā)吹風(fēng)器的構(gòu)造示意圖如附圖所示，風(fēng)道的流通面積A22

p的質(zhì)量流量以及吹風(fēng)器出口的空氣平均速度。電加熱器的功率為1500W。

解：

cm。冷水通過電熱器從15℃被加熱到1-3淋浴器的噴頭正常工作時的供水量一般為每分鐘1000

43℃。試問電熱器的加熱功率是多少？為了節(jié)省能源，有人提出可以將用過后的熱水〔溫度為38℃〕送入一個換熱器去加熱進(jìn)入淋浴器的冷水。假設(shè)該換熱器能將冷水加熱到27℃，試計算采用余熱回收換熱器后洗澡15min可以節(jié)省多少能源？解：電熱器的加熱功率：

P3

Q

cm4.1860

15分鐘可節(jié)省的能量：

Q1-4對于附圖所示的兩種程度夾層，試分析冷、熱外表間熱量交換的方式有何不同？假設(shè)要通過實驗來測定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用哪一種布置？

解：〔a〕中熱量交換的方式主要為熱傳導(dǎo)。

〔b〕熱量交換的方式主要有熱傳導(dǎo)和自然對流。

所以假設(shè)要通過實驗來測定夾層中流體的導(dǎo)熱系數(shù)，應(yīng)采用〔a〕布置。

1-5一個內(nèi)部發(fā)熱的圓球懸掛于室內(nèi)，對于附圖所示的三種情況，試分析：〔1〕圓球外表散熱的方式；〔2〕圓球外表與空氣之間的換熱方式。解：〔2〕圓球為外表傳熱方式散熱?！?〕換熱方式：〔a〕自然對流換熱；〔b〕自然對流與強迫對流換熱相當(dāng)?shù)倪^渡流傳熱；〔c〕強迫對流換熱；

1-6一宇宙飛船的外形示于附圖中，其中外遮光罩是凸出于飛船體之外的一個光學(xué)窗口，其外表的溫度狀態(tài)直接影響到飛船的光學(xué)遙感器。船體外表各局部的外表溫度與遮光罩的外表溫度不同。試分析，飛船在太空中飛行時與遮光罩外表發(fā)生熱交換的對象可能有哪些？換熱的方式是什么？解：一遮光罩與外界發(fā)生輻射換熱及遮光罩外表與船體外表進(jìn)展輻射。傳熱方式為〔輻射〕1-7熱電偶常用來測量氣流溫度。如附圖所示，用熱電偶來測量管道中高溫氣流的溫度Tf,壁管溫度Tw解：具有管道內(nèi)流體對節(jié)點的對流換熱，沿偶絲到節(jié)點的導(dǎo)熱和管道內(nèi)壁到節(jié)點的熱輻射。

1-8熱水瓶膽剖面的示意圖如附圖所示。瓶膽的兩層玻璃之間抽成真空，內(nèi)膽外壁及外膽內(nèi)壁涂了反射率很低的銀。試分析熱水瓶具有保溫作用的原因。假設(shè)不小心破壞了瓶膽上抽氣口處的密閉性，這會影響保溫效果嗎？

解：保溫作用的原因：內(nèi)膽外壁外膽內(nèi)壁涂了反射率很低的銀，那么通過內(nèi)外膽向外輻射的熱量很少，抽真空是為了減少內(nèi)外膽之間的氣體介質(zhì)，以減少其對流換熱的作用。假設(shè)密閉性破壞，空氣進(jìn)入兩層夾縫中形成了內(nèi)外膽之間的對流傳熱，從而保溫瓶的保溫效果降低。導(dǎo)熱

1-9一磚墻的外表積為12m，厚為260mm，平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.5W/〔m.K〕。設(shè)面向室內(nèi)的外表溫度為25℃，而外外表溫度為-5℃，試確定次磚墻向外界散失的熱量。解：根據(jù)傅立葉定律有：

2

252

1-10一爐子的爐墻厚13cm，總面積為20m，平均導(dǎo)熱系數(shù)為1.04w/m.k，內(nèi)外壁溫分別是520℃

及50℃。試計算通過爐墻的熱損失。假設(shè)所燃用的煤的發(fā)熱量是2.09×104kJ/kg，問每天因熱損失要用掉多少千克煤？解：根據(jù)傅利葉公式

每天用煤

Q242.091-11夏天，陽光照耀在一厚度為40mm的用層壓板制成的木門外外表上，用熱流計測得木門內(nèi)外表

熱流密度為15W/m2。外變面溫度為40℃，內(nèi)外表溫度為30℃。試估算此木門在厚度方向上的導(dǎo)熱系數(shù)。

1-12在一次測定空氣橫向流過單根圓管的對流換熱實驗中，得到以下數(shù)據(jù)：管壁平均溫度tw=69℃，空氣溫度tf=20℃，管子外徑d=14mm，加熱段長80mm，輸入加熱段的功率8.5w，假設(shè)全部熱量通過對流換熱傳給空氣，試問此時的對流換熱外表傳熱系數(shù)多大？解：根據(jù)牛頓冷卻公式

qq

hqq1-13對置于水中的不銹鋼束采用電加熱的方法進(jìn)展壓力為1.013測得加熱功率為50W，不銹鋼管束外徑為4mm，加熱段長10mm，外表平均溫度為109℃。試計算此時沸騰換熱的外表傳熱系數(shù)。

解：根據(jù)牛頓冷卻公式有5

A1-14一長寬各為10mm的等溫集成電路芯片安裝在一塊地板上，溫度為20℃的空氣在風(fēng)扇作用下冷

卻芯片。芯片最高允許溫度為85℃，芯片與冷卻氣流間的外表傳熱系數(shù)為175W/(m.K)。試確定在不考慮輻射時芯片最大允許功率時多少？芯片頂面高出底板的高度為1mm。

2

2

2

＝1.5925W

1-15用均勻的繞在圓管外外表上的電阻帶作加熱元件，以進(jìn)展管內(nèi)流體對流換熱的實驗，如附圖所

示。用功率表測得外外表加熱的熱流密度為3500W/m；用熱電偶測得某一截面上的空氣溫度為45℃，內(nèi)管壁溫度為80℃。設(shè)熱量沿徑向傳遞，外外表絕熱良好，試計算所討論截面上的局部外表傳熱系數(shù)。圓管的外徑為36mm，壁厚為2mm。

2

解：由題意3500W/m2

又r=R1-16為了說明冬天空氣的溫度以及風(fēng)速對人體冷暖感覺的影響，歐美國家的天氣預(yù)報中普遍采用風(fēng)冷溫度的概念〔wind-chilltemperature〕。風(fēng)冷溫度是一個當(dāng)量的環(huán)境溫度，當(dāng)人處于靜止空氣的風(fēng)冷溫度下時其散熱量與人處于實際氣溫、實際風(fēng)速下的散熱量一樣。從散熱計算的角度可以將人體簡

2

W/mK時化為直徑為25cm、高175cm、外表溫度為30℃的圓柱體，試計算當(dāng)外表傳熱系數(shù)為15

人體在溫度為20℃的靜止空氣中的散熱量。假設(shè)在一個有風(fēng)的日子，外表傳熱系數(shù)增加到50W/m2K，人體的散熱量又是多少？此時風(fēng)冷溫度是多少？

輻射

1-17有兩塊無限靠近的黑體平行平板，溫度分別為T1,T2。試按黑體的性質(zhì)及斯藩-玻爾茲曼定律導(dǎo)出單位面積上輻射換熱量的計算式?！蔡崾荆簾o限靠近意味著每一塊板發(fā)出的輻射能全部落到另一塊板上?！?/p>

4

q4

2

兩板的換熱量為q1-18宇宙空間可近似地看成為0K的真空空間。一航天器在太空中飛行，其外外表平均溫度為250℃，外表發(fā)射率為0.7，試計算航天器單位外表上的換熱量。

解：q1-19在1-14題目中，假設(shè)把芯片及底板置于一個封閉的機殼內(nèi)，機殼的平均溫度為20℃，芯片的外表黑度為0.9，其余條件不變，試確定芯片的最大允許功率。

2

44

444

P1-20半徑為0.5m的球狀航天器在太空中飛行，其外表發(fā)射率為0.8。航天器內(nèi)電子元件的散熱總共為175W。假設(shè)航天器沒有從宇宙空間承受任何輻射能量，試估算其外表的平均溫度。

4

QA

=187K熱阻分析

1-21有一臺氣體冷卻器，氣側(cè)外表傳熱系數(shù)h1＝95W/(m

2

＝2.5mm，

環(huán)節(jié)單位面積的熱阻及從氣到水的總傳熱系數(shù)。你能否指出，為了強化這一傳熱過程，應(yīng)首先從哪一環(huán)節(jié)著手？

1111

K11h1h2R1W/(m.K);水側(cè)結(jié)了一層厚為1mm1-22在上題中，假設(shè)氣側(cè)結(jié)了一層厚為2mm的灰，的水垢解：由題意得

K1

112312

1

10.0020.00250.0011＝34.6W/(m.K)

1-23在鍋爐爐膛的水冷壁管子中有沸騰水流過，以吸收管外的火焰及煙氣輻射給管壁的熱量。試針對以下三種情況，畫出從煙氣到水的傳熱過程的溫度分布曲線：〔1〕管子內(nèi)外均干凈；

〔2〕管內(nèi)結(jié)水垢，但沸騰水溫與煙氣溫度保持不變；

〔3〕管內(nèi)結(jié)水垢，管外結(jié)灰垢，沸騰水溫及鍋爐的產(chǎn)氣率不變。解：

1-24在附圖所示的穩(wěn)態(tài)熱傳遞過程中，：tw1遞的熱量。解：由題意得

=225.35KW

1-25在工程傳熱問題的分析中定性地估算換熱壁面的溫度工況是很有用的。對于一個穩(wěn)態(tài)的傳熱過程，試概括出通過熱阻以估計壁面溫度工況的簡明法那么。

解：因為穩(wěn)態(tài)傳熱所以通過每個截面的熱流量都相等，熱阻越小的串聯(lián)環(huán)節(jié)溫降小，那么換熱壁面溫度越趨于接近，否那么溫差較大。

傳熱過程及綜合分析

1-26有一臺傳熱面積為12m的氨蒸發(fā)器，氨液的蒸發(fā)溫度為0℃，被冷卻水的進(jìn)口溫度為9.7℃，出口溫度為5℃，蒸發(fā)器中的傳熱量為69000W，試計算總傳熱系數(shù)。解：由題意得

2

1RZRZRZ又篇二：傳熱學(xué)(第四版)課后題答案

傳熱學(xué)(第四版)

-------中國建筑工業(yè)出版社

教材習(xí)題答案

緒論

8．1/12；

9．假設(shè)λ不隨溫度變化，那么呈直線關(guān)系變化；反之，呈曲線關(guān)系變化。11．37.5W/m213.7℃-8.5℃；

12．7.414．139.2W/m21690.3W/m2輻射換熱量增加了11倍。

15．83.6W/(m2K)1.7%管外熱阻遠(yuǎn)大于管內(nèi)及管壁，加熱器熱阻主要由其構(gòu)成，故此例忽略管內(nèi)熱阻及

管壁熱阻對加熱器傳熱系數(shù)影響不大。第一章

2．傅立葉定律及熱力學(xué)第一定律，及能量守恒與轉(zhuǎn)化定律。3．⑴梯度2000，-2000。⑵熱流-24．⑴4.5KW/m2⑵由2

t(r,T第二章

1．由熱流溫差的關(guān)系式可以看出：由于通過多層平壁的熱流一樣，層厚一樣的條件下，導(dǎo)熱系數(shù)小的層溫差大，

溫度分布曲線〔直線〕的斜率大。各層斜率不同，形成了一條折線。

2．不能。任意給定一條溫度分布曲線，那么與其平行的溫度分布曲線都具有同樣的第二類邊界條件。3．⑴因為描繪溫度分布的導(dǎo)熱微分方程及邊界條件中均未出現(xiàn)λ值，其解自然與λ值無關(guān)。⑵不一定一樣。4．上凸曲線。5．參見6。6．tf1W

r24Rr2℃／W47．672W；8．15.08℃；9．90.6mm；10．147.4mm；11．500mm；12．41.66W64倍；13．22.2%,51.9%,25.9%；

14．29.9W/(m2K)5.7KW；15．0.75‰，2‰，25.9％；16．0.204m2℃/W；17．分別為1.6618．減少21.7%；19．123.7A；20．大于等于243.7mm；21．3.38kg/h；22．有。dc4；h2

d2dx

溫度分布為：

4ld4ldt(t1e

44e

4xd(t1e

44e

4xd25．t第26題：依題意有

0，令mchml00

得到l157.07157.07

第27題：

m85.3485.34

28．99.7%98.3%；29．9.47KW；第三章4．T(qvV[1hA

(hA

)]

5．1.52和0.7；6．1362.5熱電偶的時間常數(shù)遠(yuǎn)小于水銀溫度計；7．14.4s119.05℃；第8題：Bih3948.5

50第9題：鎳鉻鋼Bih25016.3

式來計算。由Bit2sincos4001.792811．48min；12．406℃；13．4.7h；14．25.3min；15．6.0h；16．30.19℃30.16℃72s941KJ；17．2.8h；18．33℃23℃；19．a(chǎn)2

；21．2.3h；22．1826.5KJ；23．0.62m0.25m；24．分別為-1.88℃0.68℃滯后時間分別為2.1h10.5h；

第四章

1．將P40式⑶改寫成節(jié)點方程形式即可得證。2．假設(shè)有〔i+1,j〕節(jié)點，由于絕熱3～6需要編程

第7題：c

1

8～12需要編程

第五章

3

2，1/2

15題答案由1/2

由16題分析有連續(xù)性推導(dǎo)。

x與xddx

3

dv5d21題分析參考課本P121頁〔5-21〕到〔5-23〕式。

uddxd因為xdxx

5

2

45

l1lPrdxxcRec，Rec45

NuCt2

ttfxtNu2x24題分析參考課本P115頁〔5-3〕和〔5-11〕式。u

22，兩邊對y積分得00a2

utdy00因為v

y篇三：傳熱學(xué)第四版課后考慮題答案(楊世銘-陶文銓)]

第一章

考慮題

1．試用簡練的語言說明導(dǎo)熱、對流換熱及輻射換熱三種熱傳遞方式之間的聯(lián)絡(luò)和區(qū)別。

答：導(dǎo)熱和對流的區(qū)別在于：物體內(nèi)部依靠微觀粒子的熱運動而產(chǎn)生的熱量傳遞現(xiàn)象，稱為導(dǎo)熱；對流那么是流體各局部之間發(fā)生宏觀相對位移及冷熱流體的互相摻混。聯(lián)絡(luò)是：在發(fā)生對流換熱的同時必然伴生有導(dǎo)熱。

導(dǎo)熱、對流這兩種熱量傳遞方式，只有在物質(zhì)存在的條件下才能實現(xiàn)，而輻射可以在真空中傳播，輻射換熱時不僅有能

量的轉(zhuǎn)移還伴有能量形式的轉(zhuǎn)換。

2．以熱流密度表示的傅立葉定律、牛頓冷卻公式及斯忒藩－玻耳茲曼定律是應(yīng)當(dāng)熟記的傳熱學(xué)公式。試

寫出這三個公式并說明其中每一個符號及其意義。

dx，其中，q－熱流密度；化率，“－〞表示熱量傳遞的方向是沿著溫度降低的方向。

②牛頓冷卻公式：

面溫度；q4③斯忒藩－玻耳茲曼定律：q－輻射物體的熱力學(xué)溫度。

3．導(dǎo)熱系數(shù)、外表傳熱系數(shù)及傳熱系數(shù)的單位各是什么？哪些是物性參數(shù)，哪些與過程有關(guān)？

答：①導(dǎo)熱系數(shù)的單位是：W/(m.K)；②外表傳熱系數(shù)的單位是：W/(m2.K)；③傳熱系數(shù)的單位是：W/(m2.K)。這三個參數(shù)中，只有導(dǎo)熱系數(shù)是物性參數(shù)，其它均與過程有關(guān)。

4．當(dāng)熱量從壁面一側(cè)的流體穿過壁面?zhèn)鹘o另一側(cè)的流體時，冷、熱流體之間的換熱量可以通過其中任何

一個環(huán)節(jié)來計算〔過程是穩(wěn)態(tài)的〕，但本章中又引入了傳熱方程式，并說它是“換熱器熱工計算的根本公式〞。試分析引入傳熱方程式的工程實用意義。

答：因為在許多工業(yè)換熱設(shè)備中，進(jìn)展熱量交換的冷、熱流體也常處于固體壁面的兩側(cè)，是工程技術(shù)中經(jīng)常遇到的一種典型熱量傳遞過程。

5．用鋁制的水壺?zé)_水時，盡管爐火很旺，但水壺仍然安然無恙。而一旦壺內(nèi)的水燒干后，水壺很快就

燒壞。試從傳熱學(xué)的觀點分析這一現(xiàn)象。

答：當(dāng)壺內(nèi)有水時，可以對壺底進(jìn)展很好的冷卻〔水對壺底的對流換熱系數(shù)大〕，壺底的熱量被很快傳走而不至于溫度升得很高；當(dāng)沒有水時，和壺底發(fā)生對流換熱的是氣體，因為氣體發(fā)生對流換熱的外表換熱系數(shù)小，壺底的熱量不能很快被傳走，故此壺底升溫很快，容易被燒壞。

6．用一只手握住盛有熱水的杯子，另一只手用筷子快速攪拌熱水，握杯子的手會顯著地感到熱。試分析

其原因。

答：當(dāng)沒有攪拌時，杯內(nèi)的水的流速幾乎為零，杯內(nèi)的水和杯壁之間為自然對流換熱，自熱對流換熱的外表傳熱系數(shù)小，當(dāng)快速攪拌時，杯內(nèi)的水和杯壁之間為強迫對流換熱，外表傳熱系數(shù)大，熱水有更多的熱量被傳遞到杯壁的外側(cè)，因此會顯著地感覺到熱。

7．什么是串聯(lián)熱阻疊加原那么，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。

答：在一個串聯(lián)的熱量傳遞過程中，假設(shè)通過每個環(huán)節(jié)的熱流量都一樣，那么各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻的和。例如：三塊無限大平板疊加構(gòu)成的平壁。例如通過圓筒壁，對于各個傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積不相等，可能造成熱量傳遞方向上不同截面的熱流量不相等。

8.有兩個外形一樣的保溫杯A與B，注入同樣溫度、同樣體積的熱水后不久，A杯的外外表就可以感覺到熱，而B杯的外外表那么感覺不到溫度的變化，試問哪個保溫杯的質(zhì)量較好？

答：Ｂ：杯子的保溫質(zhì)量好。因為保溫好的杯子熱量從杯子內(nèi)部傳出的熱量少，經(jīng)外部散熱以后，溫度變化很小，因此幾乎感覺不到熱。

第二章

考慮題

1試寫出導(dǎo)熱傅里葉定律的一般形式，并說明其中各個符號的意義。

是通過該點的等溫線上的法向單位矢量，指向溫度升高的方向；q為該處的熱流密度矢量。

2導(dǎo)熱物體中某點在x,y,z三個方向上的熱流密度分別為qx,qy

3試說明得出導(dǎo)熱微分方程所根據(jù)的根本定律。

答：導(dǎo)熱微分方程式所根據(jù)的根本定律有：傅立葉定律和能量守恒定律。

4試分別用數(shù)學(xué)語言將傳熱學(xué)術(shù)語說明導(dǎo)熱問題三種類型的邊界條件。

答：①第一類邊界條件：5試說明串聯(lián)熱阻疊加原那么的內(nèi)容及其使用條件。

答：在一個串聯(lián)的熱量傳遞過程中，假設(shè)通過每個環(huán)節(jié)的熱流量都一樣，那么各串聯(lián)環(huán)節(jié)的總熱阻等于各串聯(lián)環(huán)節(jié)熱阻的和。使用條件是對于各個傳熱環(huán)節(jié)的傳熱面積必須相等。

7.通過圓筒壁的導(dǎo)熱量僅與內(nèi)、外半徑之比有關(guān)而與半徑的絕對值無關(guān)，而通過球殼的導(dǎo)熱量計算式卻與半徑的絕對值有關(guān)，怎樣理解？

答：因為通過圓筒壁的導(dǎo)熱熱阻僅和圓筒壁的內(nèi)外半徑比值有關(guān)，而通過球殼的導(dǎo)熱熱阻卻和球殼的絕對直徑有關(guān)，所以絕對半徑不同時，導(dǎo)熱量不一樣。

6發(fā)生在一個短圓柱中的導(dǎo)熱問題，在以下哪些情形下可以按一維問題來處理？

答：當(dāng)采用圓柱坐標(biāo)系，沿半徑方向的導(dǎo)熱就可以按一維問題來處理。

8擴展外表中的導(dǎo)熱問題可以按一維問題來處理的條件是什么？有人認(rèn)為，只要擴展外表細(xì)長，就可按一維問題來處理，你同意這種觀點嗎？

答：只要滿足等截面的直肋，就可按一維問題來處理。不同意，因為當(dāng)擴展外表的截面不均時，不同截面上的熱流密度不均勻，不可看作一維問題。

9肋片高度增加引起兩種效果：肋效率下降及散熱外表積增加。因此有人認(rèn)為，隨著肋片高度的增加會出現(xiàn)一個臨界高度，超過這個高度后，肋片導(dǎo)熱熱數(shù)流量反而會下降。試分析這一觀點的正確性。

答：錯誤，因為當(dāng)肋片高度到達(dá)一定值時，通過該處截面的熱流密度為零。通過肋片的熱流已到達(dá)最大值，不會因為高度的增加而發(fā)生變化。

10在式〔2-57〕所給出的分析解中，不出現(xiàn)導(dǎo)熱物體的導(dǎo)熱系數(shù)，請你提供理論根據(jù)。

答：由于式〔2-57〕所描繪的問題為穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱，且物體的導(dǎo)熱系數(shù)沿x方向和y方向的數(shù)值相等并為常數(shù)。11有人對二維矩形物體中的穩(wěn)態(tài)無內(nèi)熱源常物性的導(dǎo)熱問題進(jìn)展了數(shù)值計算。矩形的一個邊絕熱，其余三個邊均與溫度為答：能，因為在一邊絕熱其余三邊為一樣邊界條件時，矩形物體內(nèi)部的溫度分布應(yīng)為關(guān)于絕熱邊的中心線對稱分布。

第三章

考慮題

1.試說明集總參數(shù)法的物理概念及數(shù)學(xué)處理的特點

答：當(dāng)內(nèi)外熱阻之比趨于零時，影響換熱的主要環(huán)節(jié)是在邊界上的換熱才能。而內(nèi)部由于熱阻很小而溫度趨于均勻，以致于不需要關(guān)心溫度在空間的分布，溫度只是時間的函數(shù)，

數(shù)學(xué)描繪上由偏微分方程轉(zhuǎn)化為常微分方程、大大降低了求解難度。

2.在用熱電偶測定氣流的非穩(wěn)態(tài)溫度場時,怎么才能改善熱電偶的溫度響應(yīng)特性上要降低體面比，要選擇熱容小的材料，要強化熱電偶外表的對流換熱。3.試說明〞無限大平板〞物理概念,并舉出一二個可以按無限大平板處理的非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題

答；所謂“無限大〞平板，是指其長寬尺度遠(yuǎn)大于其厚度，從邊緣交換的熱量可以忽略

不計，當(dāng)平板兩側(cè)換熱均勻時，熱量只垂直于板面方向流動。如薄板兩側(cè)均勻加熱或冷卻、

爐墻或冷庫的保溫層導(dǎo)熱等情況可以按無限大平板處理。

4.什么叫非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的正規(guī)狀態(tài)或充分開展階段隨時間變化,但過余溫度的比值已與時間無關(guān)，只是幾何位置(x/的函數(shù)，亦即無量綱溫度分布不變，這一階段稱為正規(guī)狀況階段或充分開展階段。這一階段的數(shù)學(xué)處理非常便利，溫度分布計算只需取無窮級數(shù)的首項進(jìn)展計算。

5.有人認(rèn)為,當(dāng)非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱過程經(jīng)歷時間很長時,采用圖3-7記算所得的結(jié)果是錯誤的.理由是：這個圖表

明,物體中各點的過余溫度的比值與幾何位置及Bi有關(guān),而與時間無關(guān).但當(dāng)時間趨于無限大時,物體中各點的溫度應(yīng)趨近流體溫度,所以兩者是有矛盾的。你是否同意這種看法,說明你的理由。

答：我不同意這種看法，因為隨著時間的推移，雖然物體中各點過余溫度的比值不變

但各點溫度的絕對值在無限接近。這與物體中各點溫度趨近流體溫度的事實并不矛盾。

6.試說明Bi數(shù)的物理意義。Bi了絕熱工況,你是否贊同這一觀點,為什么答；Bi數(shù)是物體內(nèi)外熱阻之比的相對值。Bi7.什么是分非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的乘積解法,他的使用條件是什么答；對于二維或三維非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的解等于對應(yīng)幾個一維問題解的乘積，其解的形式是無量綱過余溫度，這就是非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱問題的乘積解法，其使用條件是恒溫介質(zhì)，第三類邊

界條件或邊界溫度為定值、初始溫度為常數(shù)的情況。

8.什么是〞半無限大〞的物體答：所謂“半大限大〞物體是指平面一側(cè)空間無限延伸的物體：因為物體向縱深無限延

伸，初臉溫度的影響永遠(yuǎn)不會消除，所以半死限大物體的非穩(wěn)念導(dǎo)熱不存在正規(guī)狀況階段。

9.冬天，72℃的鐵與600℃的木材摸上去的感覺一樣嗎，為什么？

10.本章的討論都是對物性為常數(shù)的情形作出的,對物性溫度函數(shù)的情形,你認(rèn)為怎樣獲得其非穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱的溫度場答：從分析解形式可見，物體的無量綱過余溫度是傅立葉數(shù)〔即表示在一樣尺寸及換熱條件下，導(dǎo)溫系數(shù)越大的物體到達(dá)指定溫度所需的時間越短、這正

說明導(dǎo)溫系數(shù)所代表的物理含義。

第五章

復(fù)習(xí)題

1、試用簡明的語言說明熱邊界層的概念。

答：在壁面附近的一個薄層內(nèi)，流體溫度在壁面的法線方向上發(fā)生劇烈變化，而在此薄層之外，流體的溫度梯度幾乎為零，固體外表附近流體溫度發(fā)生劇烈變化的這一薄層稱為溫度邊界層或熱邊界層。

2、與完全的能量方程相比，邊界層能量方程最重要的特點是什么？2

它忽略了主流方向溫度的次變化率2x，因此僅適用于邊界層

內(nèi)，不適用整個流體。

3、式〔5—4〕與導(dǎo)熱問題的第三類邊界條件式〔2—17〕有什么區(qū)別？h答：式〔5—4〕中的h是未知量，而式〔2—17〕中的h是作為的邊界條件給出，此外〔2—17〕中的4、式〔5—4〕外表，在邊界上垂直壁面的熱量傳遞完全依靠導(dǎo)熱，那么在對流換熱中，流體的流動起什么作用？

答：固體外表所形成的邊界層的厚度除了與流體的粘性有關(guān)外還與主流區(qū)的速度有關(guān)，流動速度越大，邊界層越薄，因此導(dǎo)熱的熱阻也就越小，因此起到影響傳熱大小

5、對流換熱問題完好的數(shù)字描繪應(yīng)包括什么內(nèi)容？既然對大多數(shù)實際對流傳熱問題尚無法求得其準(zhǔn)確解，那么建立對流換熱問題的數(shù)字描繪有什么意義？

答：對流換熱問題完好的數(shù)字描繪應(yīng)包括：對流換熱微分方程組及定解條件，定解條件包括，〔1〕初始條件〔2〕邊界條件〔速度、壓力及溫度〕建立對流換熱問題的數(shù)字描繪目的在于找出影響對流換熱中各物理量之間的互相制約關(guān)系，每一種關(guān)系都必須滿足動量，能量和質(zhì)量守恒關(guān)系，防止在研究遺漏某種物理因素。

第六章

復(fù)習(xí)題

1、什么叫做兩個現(xiàn)象相似，它們有什么共性？

答：指那些用一樣形式并具有一樣內(nèi)容的微分方程式所描繪的現(xiàn)象，假設(shè)在相應(yīng)的時刻與相應(yīng)的地點上與現(xiàn)象有關(guān)的物理量一一對于成比例，那么稱為兩個現(xiàn)象相似。

凡相似的現(xiàn)象，都有一個非常重要的特性，即描繪該現(xiàn)象的同名特征數(shù)〔準(zhǔn)那么〕對應(yīng)相等。

〔1〕

〔2〕

〔3〕

〔4〕初始條件。指非穩(wěn)態(tài)問題中初始時刻的物理量分布。邊界條件。所研究系統(tǒng)邊界上的溫度〔或熱六密度〕、速度分布等條件。幾何條件。換熱外表的幾何形狀、位置、以及外表的粗糙度等。物理條件。物體的種類與物性。

2．試舉出工程技術(shù)中應(yīng)用相似原理的兩個例子．

3．當(dāng)一個由假設(shè)干個物理量所組成的試驗數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)目較少的無量綱以后，這個試驗數(shù)據(jù)的性質(zhì)起了什么變化？

4．外掠單管與管內(nèi)流動這兩個流動現(xiàn)象在本質(zhì)上有什么不同？

5、對于外接收束的換熱，整個管束的平均外表傳熱系數(shù)只有在流動方向管排數(shù)大于一定值后才與排數(shù)