传热学试题库含参考复习资料讲解.docx

传热学试题库第一章概论一、名词说明1 .热流量：单位时间内所传递的热量2 .热流密度：单位传热面上的热流量3 .导热：当物体内有温度差或两个不同温度的物体接触时，在物体各部分之间不发生相对位移的状况下，物质微粒（分子、原子或自由电子）的热运动传递了热量，这种现象被称为热传导,简称导热。4 .对流传热：流体流过固体壁时的热传递过程，就是热对流和导热联合用的热量传递过程，称为表面对流传热，简称对潦传热。5 .辐射传热：物体不断向四周空间发出热辐射能，井被四周物体汲取.同时，物体也不断接收四周物体辐射给它的热能。这样，物体发出和接收过程的综合结果产生了物体间通过热辐射而进行的热量传递，称为表面辐射传热，简称辐射传热。6 .总传热过程：热量从温度较i的流体经过固体壁传递给另一侧温度较低流体的过程,称为总传热过程，简称传热过程。7 .对流传热系数：单位时间内雎位传热面当流体温度及壁面温度差为IK是的对流传热量，单位为W/（一K）o对流传热系数表示对流传热实力的大小。8 .辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度及壁面温度差为IK是的辐射传热址，单位为W/（miK）.辐射传热系数表示辐射传热实力的大小。9 .更合传热系数：单位时间内雎位传热面当流体温度及壁面温度差为IK是的更合传热量，单位为W/（m；K）o宏合传热系数表示宏合传热实力的大小。10 .总传热系数：总传热过程中热量传递实力的大小。数值上表示传热温差为IK时，单位传热面积在单位时间内的传热量。四、荷答题1 .试述三种热量传递基本方式的差别，并各举12个实际例子说明。（提示：从:种热用传递基本方式的定义及特点来区分这:种热传递方式）2 .请说明在传热设备中，水垢、灰垢的存在对传热过程会产生什么影响？如何防止？（提示：从传热过程各个环节的热阻的角度，分析水垢、灰垢对换热设备传热实力及壁面的影响状况）3 .试比较导热系数、对流传热系数和总传热系数的差别，它们各自的单位是什么？（提示：写出三个系数的定义并比较，单位分别为W（mK）,W（a8K）,W（m,K）4 .在分析传热过程时引入热阻的概念有何好处？引入热路欧姆定律有何意义？（提示：分析热网及温压的关系，热路图在传热过程分析中的作用。）5 .结合你的工作实践，举一个传热过程的实例，分析它是由哪些基本热量传递方式组成的。（提示：学会分析实际传热问题，如水冷式内燃机等）6 .在空调房间内，夏季及冬季室内温度都保持在22t左右，及李人们可以穿短袖衬衣，而冬季则要穿毛线衣。试用传热学学问说明这现象。（提示：从分析不同季节时墙体的传热过程和壁温，以及人体及端表面的热交换过程来说明这一现象（主要是人体及墙面的辐射传热的不同）其次章热传导一、名词说明1 .温度场：某一瞬间物体内各点温度分布的总称。一般来说，它是空间坐标和时间坐标的函数。2 .等温面（线）：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。3 .温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变更率.4 .热导率：物性参数，热流密度矢域及温度降度的比值，数值上等于IK/m的温度梯度作用卜产生的热流密度。热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热实力的大小。5 .导温系数：材料传播温度变更实力大小的指标。6 .稳态导热：物体中各点温度不随时间而变更的导热过程。7 .非稳态导热：物体中各点温度随时间而变更的导热过程。8 .傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面枳的热流密度正比于该导热面法向温度变更率。9 .保温（隔热）材料：XWO.12W（mK）（平均温度不高于350C时）的材料。10 .助效率：助片实际散热量及肋片最大可能散热量之比。11 .接触热阻：材料衣面由于存在肯定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热网。12 .定解条件（单值性条件）：使微分方程获得适合某一特定问题解的附加条件，包括初始条件和边界条件。四、简答题1 .试说明材料的导热系数及导温系数之间有什么区分和联系，（提示：从两者的概念、物理意义、表达式方面加以阐述，如从表达式看，导温系数及导热系数成正比关系S=X/CP）,但导温系数不但及材料的导热系数有关，还及材料的热容量（或储热实力也有关：从物理意义看，导热系数表征材料导热实力的强弱，导温系数表征材料传播温度变更的实力的大小，两拧都是物性参数。）2 .试用所学的传热学学问说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度.（提示：温度计套管可以看作是一根吸热的管状肋（等截面直肋），利用等截面直肋计算:肋端温度3,的结果，可得采纳温度计套管后造成的测量误差At为At=t,-th=,其中"W=超=修，欲使测墩误差A1.下降，可以采纳以下几种措施：（1）降低壁面及流体的温差（t,-t1.1.）,也就是想方法使肋基温度接近5可以通过对流体通道的外表面实行保温措施来实现。（2）增大（mH）值，使分母ch（mH）增大。详细可以用以下手段实现：增加H,延长温度计套管的长度；减小X,采纳导热系数小的材料做温度计套管，如采纳不锈钢管，不要用铜管。因为不矮钢的导热系数比铜和碳钢小。降低B,减小温度计套管的壁厚，采纳薄壁管。提高h增加温度计套管及流体之间的热交换。）3 .试写出直角坐标系中，一维非稳态无内热源常导热系数导热问题的导热微分方程表达式：并清说明导热问题常见的三类边界条件。（提示：直角坐标系卜一维非稳态无内热源导热问题的导热微分方程式第类边界条件：>0,t,=f.（x,T）其次类边界条件：>0,第三类边界条件：>O,-,=,-z）4 .在一根蒸汽管道上须要加装一根测温套管，有：种材料可选：铜、铝、不锈钢.问选用哪种材料所引起的测温误差最小，为什么？为减小测量误差，在套管尺寸的选择上还应留意哪些问题?（提示：及简答题2的第（2）点类似，套管材料应选用不锈钢,因给出的三种材料中,不锈钢的导热系数最小）5 .什么是接触热阻？削减固体壁面之间的接触热阻有哪些方.法？（提示：材料表面由于存在肯定的粗糙度使相接触的表面之间存在间隙，给导热过程带来额外热阻称为接触热眼，接触热阻的存在使相邻的两个表面产生温降（温度不连续）。接触热阻主要及表面粗糙度、表面所受压力、材料硬度、温度及四周介质的物性等有关，因此可以从这些方面考虑削减接触热阻的方法，此外，也可在固体接触面之间衬以导热系数大的铜箱或铝箝等以削减接触热阻。）第三章对流传热一、名词说明1 .速度边界层：在流场中壁面旁边流速发生急剧变更的薄层。2 .温度边界层：在流体温度场中壁面旁边温度发生.急剧变更的薄层。3 .定性温度：确定换热过程中流体物性的温度。4 .特征尺度：对F对流传热起确定作用的几何尺寸.5 .相像准则（如Nu,Re,Pr,Gr,Ra）：由几个变量组成的无量纲的组合量。6 .强迫对流传热：由于机械（泵或风机等）的作用或其它压差而引起的相对运动。7 .自然对流传热：流体各部分之间由于密度差而引起的相对运动。8 .大空间自然对流传热：传热面上边界U的形成和发展不受四周物体的干扰时的自然对潦传热。9 .珠状凝聚：当凝聚液不能润湿壁面（0>9（）时，凝聚液在壁面上形成很多液滴，而不形成连续的液膜。10 .膜状凝聚：当液体能涧湿壁面时，凝聚液和壁面的润湿角（液体及壁面交界处的切面经液体到壁面的交角）。<90,凝聚液在壁面上形成一层完整的液膜。11 .核态沸腌：在加热面上产生汽泡，换热温差小，且产生汽泡的速度小于汽泡脱离加热表面的速度，汽泡的猛烈扰动使表面传热系数和热流密度都急剧增加。12 .膜态沸腾：在加热表面上形成稳定的汽膜U,相变过程不是发生在壁面上，而是汽液界面上，但由于蒸汽的导热系数远小于液体的导热系数，因此表面传热系数大大下降。四、荷答题1.影响强迫对流传热的流体物性有哪些?它们分别对对流传热系数有什么影响？（提示：影响强迫对流换热系数的因素及其影响状况可以通过分析强迫对流传热试瞪关联式，符各无量纲量绽开整理后加以表述。）2,试举几个强化管内强迫对流传热的方法（至少五个）。（提示：通过分析强迫对流换热系数的影响因素及增加扰动、采纳人口效应和弯管效应等措施来提出一些强化手段，如增大流速、采纳机械搅拌等。）3.试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排及独排的优缺点。（提示：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排及顺排的优缺点主要可以从换热强度和流动阻力两方面加以阐述：（1）管束叉排使流体在弯曲的通道中流淌，流体扰动猛烈，对流换热系数较大，同时潦淌阻力也较大：（2）顺排管束中流体在较为平直的通道中流淌，扰动较弱，时流换热系数小于叉排管束，其流阻也较小：（3）顺排管束由于通道平直比叉指管束简单清洗。）4.为什么横向冲刷管束及流体在管外纵向冲刷相比，横向冲刷的传热系数大？（提示：从边界层理论的角度加以阐述：纵向冲刷简单形成较厚的边界层，其层潦层较厚且不易破坏。有一:个因素造成横向冲刷比纵向冲刷的换热系数大：弯曲的表面引起困难的流淌，边界层较薄且不易稔定；管径小，流体到其次个管子时易造成猛烈扰动；流体干脆冲击换热表面。）5.为什么电厂凝汽浴中，水蒸气及管壁之间的传热可以不考虑辐射传热？（提示：可以从以下3个方面加以阐述：（I）在电厂凝汽器中，水蒸气在管壁上凝聚，凝聚换热系数约为450018000W（11f'.K）,对流换热量很大；（2）水蒸气及壁面之间的温差较小，因而辐射换热量较小：（3）及对流换热相比，辐射换热所占的份额可以忽视不计。）6.用准则方程式计算管内湍流对流传热系数时，对短管为什么要进行修正？（提示：从热边界以厚度方面加以阐述：（1）在入口段，边界U的形成过程一般由薄变厚：（2）边界层的变更引起换热系数由大到小变更，考虑到流型的变更，局部长度上可有波动，但总体上在入口段的换热较强（管长修正系数大于1）：（3）当1.d>50（或60）时，短管的上述影响可忽视不计,当1d<50（或60）时,则必需考虑入口段的影响。7.层流时的对流传热系数是否总是小丁湍流时的对流传热系数?为什么？（提示：该问题同样可以从入口效应角度加以阐述。在入口段边界层厚度从零起先增厚，若采纳短管，尽管处于层流工况，由于边界层较薄，对流换热系数可以大于索流状况。）8.什么叫临界热流密度?为什么当加热热流大于临界热流密度时会出现沸腌危机？（提示：用大容器饱和沸胸曲线说明之.以大容器饱和沸胸为例，（1）沸膊过程中，随着壁面过热度At的增大，存在自然对流、核态沸腾、不稳定膜态沸腾和膜态沸腾四个阶段，临界热流密度是从核态沸腾向膜态沸腾传变过程中所对应的最大热流密度：（2）当加热热流大于临界热流密度时，沸腌工况向膜态沸腾过渡,加热面上有汽泡汇合形成汽膜,将壁面及液体隔开,由F汽膜的热阻比液体大得多，使换热系数快速下降，传热恶化：（3）汽膜的存在使壁温急剧上升，若为限制热流加热设备，如电加热设备，则一旦加热热量大于临界热潦密度，沸腾工况从核态沸腾飞跃到稳定膜态沸腌，壁温飞升到100（TC以上（水），使设备烧毁。）9.试述不凝性气体影响膜状凝聚传热的缘由。（提示：少属不凝性气体的存在就将使凝聚换热系数减小，这可以从换热热阻增加和蒸汽饱和温度下降两方面加以阐述，（D含有不凝性气体的蒸汽凝聚时在液膜表面会渐渐枳聚起不凝性气体层，将蒸汽隔开，蒸汽凝聚必需穿过气层，使换热热阻大大增加；（2）随着蒸汽的凝聚，液膜表面气体分压力增大，使凝聚蒸汽的分压力降低，液膜表面蒸汽的饱和温度降低，削减r有效冷凝温差，减弱r凝聚换热Q第四章辐射传热、名词说明1.热辐射：由丁物体内部微观粒子的热运动状态变更，而将部分内能转换成电磁波的能量放