基本概念 :
•薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----.
•传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------.
•导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 .
•对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 .
•对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------.
•强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 .
•自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 .
•流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----.
•温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为
-----.
•热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------.
•辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 .
•单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ范围内的辐射能量 .
•立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 .
•定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----.
•传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为
----.
•分子扩散传质 : 静止的流体中或在垂直于浓度梯度方向作层流流动的流体中的传质 , 有微观分子运动所引起 , 称为 ----.
•对流流动传质 : 在流体中由于对流掺混引起的质量传输 .
•有效辐射 : 单位时间内 , 离开所研究物体单位表面积的总辐射能 .
•灰体 : 单色吸收率 , 单色黑度与波长无关的物体 .
•角系数 : 有表面 1 投射到表面 2 的辐射能量 Q 1 → 2 占离开表面 1 的总能量 Q 1 的份数 , 称为表面 1 对表面 2 的角系数 .
•辐射换热 : 物体之间通过相互辐射和吸收辐射能而产生的热量交换过程 .
填空题 :
•当辐射投射到固液表面是表面辐射，投射到气体表面是 ---------- 辐射。容积
•气体常数 R 量纲是 ------------- 。 [ L 2 t -2 T -1 ]
•当辐射物体是 -------------- 时，辐射力是任何方向上定向辐射强度的 -------- 倍。漫辐射表面 , Л
•强制对流换热的准数方程形式为 -----------------.Nu=f(Re,Pr)
•描述流体运动方法有 ------------- 和 ------------------ 两种方法 . 拉氏法 , 欧拉法
•对于一个稳态的流动传热现象而言 , 其准数方程式可表示为 ------------------.
Nu=f(Re,Pr,Gr)
•自然对流换热的准数方程式可表示为 ------------------. Nu=f(Pr,Gr)
•热辐射过程中涉及到的三种理想物体有 ---------------. 黑体 , 透明体 , 镜体
•实际上大部分工程材料在 ---------------- 范围内 , 都表现出灰体性质 . 红外线
•善于发射的物体同时也善于 -----------. 吸收
•角系数是一个与 ---------------------- 有关的纯几何量 . 辐射物体的尺寸 , 空间位置
•实际物体的辐射力与 ------------ 的比值恒等于 ----------- 的黑体的辐射力 . 辐射来自于黑体的吸收率 , 同温度下
•灰体与其他物体辐射换热时 , 首先要克服 ----------- 达到节点 , 而后再克服 ---------- 进行辐射换热 . 表面热阻 , 空间热阻
•黑体的有效辐射就是 ---------. 黑体的自身辐射
•为增加辐射换热系统的换热量 , 可通过 ------ 辐射换热物体表面的黑度来实现 . 增加
•对流流动传质的准数方程为 -----------------------.Sh=f(Re,Sc)
判断并改错 :
•只有管外径小于临界绝热直径时，铺设绝热层才能使热损失减小。（ⅹ）
•热辐射和流体对流及导热一样，需有温差才能发射辐射能。（ⅹ）
•通过圆筒壁的一维稳态导热时，单位面积上的热流密度是处处相等的。（ⅹ）
•导温系数仅出现在非稳态热量传输过程中 , 导温系数越大 , 物体内各处温度越不均匀
( ⅹ ).
•热量传输一般有导热 , 热对流及热辐射三种基本形式 . ( √ ).
•水平热壁面朝上布置时比朝下时的对流换热量大 ( √ ).
•流体的物性参数μ愈小 , λ愈大 , 流体对流换热能力愈大 ( √ ).
•紊流运动粘度ε m 与流体运动粘度υ都是流体的物性参数 , 与 Re 和紊流程度有关 .
( ⅹ ).
• Pr t = ε m / ε h , 紊流的普朗特数不表示流体的物性参数 , 表示紊流时热量和动量传递过程的程度和状态 ( √ ).
•两物体之间的辐射换热必须通过中间介质才能进行 , 且热辐射过程中伴随着能量形式的二次转化 ( ⅹ ).
•金属表面在空气中被氧化后 , 在相同温度下 , 其辐射能力比原来争强了 ( √ ).
•与黑体一样 , 灰体也是一种理想物体 , 只是在数值上与黑体成折扣关系 ( √ ).
•同温度下 , 物体辐射力越大 , 其吸收率越小 ( ⅹ ).
•角系数描述的是物体的空间位置和几何形状对辐射换热的影响 , 并与辐射物体本身的特性和温度有关 ( ⅹ ).
•当系统处于热平衡时 , 灰体的有效辐射等于同温度下的黑体辐射 , 并与灰体的表面黑度有关( ⅹ ).
•当一铸件在车间内加热时 , 其辐射换热量的大小与车间大小有关 ( ⅹ ).
•当一铸件在车间内加热时 , 其辐射换热量的大小取决于铸件面积和本身黑度 . ( √ ).
问答题 :
•热量传输有哪几种基本方式？
•温度场有哪几种表示方法？
•能量微分方程的几种形式均用于哪些条件？
•导温系数表达式及物理意义？
•何谓单值性条件？包括哪些？
•边界条件分为哪几类？各自数学描述？
•通过平壁的一维稳态导热数学描述及第一；三边界条件数学描述？温度分布？热流密度？（单；多层 ; λ为常 ; 变量时）
•通过圆筒壁的一维稳态导热数学描述及第一；三边界条件数学描述？温度分布？热流密度？（单；多层）
•热阻有何应用？推导临界直径公式并分析影响临界直径的因素 ?
答 : ⒈热阻的应用 : ⑴利用热阻可将某些热量传输问题转换成相应的模拟电路来分析 .
⑵分析热阻组成 , 弄清各个环节的热阻在总热阻中所占的地位 , 能有效地抓住过程的主要矛盾 .
⒉公式推导 : 已知一管道的内径为 d 1 外径为 d 2 , 设在管道外面包一层绝缘层 , 其直径为 d x, 圆筒内为热流体其对流换热系数为α 1 , 穿越筒壁向外冷流体 ( 对流换热系数为α 2 ) 散热 . 此时单位管长的总热阻 :
r ∑仅是 d x 的函数 , 只与划线部分的热阻有关 . 通过分析得知 , r ∑与 d x 间存在极值 .
r ∑取得极值的条件是其中 d c 为临界绝热层直径
∴当 d x =d c 时 ,r ∑为极小值 . 此时管道向外散热最多 .
分析影响临界直径的因素 : 当 d x ≥ d c 时 , 敷设绝热层会使散热减少 .
d c 与λ x 有关 , 可通过选用不同绝热材料改变 d c 值 .
•何谓薄材？厚材？如何判别？
•集总系统导热特点？数学描述？温度分布及瞬时热流量？
• Bi 及 Fo 定义式及物理意义？
答 :
物理意义 : 物体内部热阻与外部热阻之比 .
•求解对流给热系数的方法有哪几种 ?
•影响对流换热系数的因素有哪些？如何作用？
•求解对流换热系数的基本方法是什么？
•边界层微分方程求解α思路是什么？
边界层微分方程求解α思路 :
ⅠⅡⅢⅣ
由Ⅰ式和Ⅱ式求解流场的速度分布得 V X ,V Y , 代入Ⅲ式得温度场的分布 T, 再求温度梯度代入Ⅳ式求得α值 .
•类比法求解α思路 ? 推导过程 ?
•试比较类比法和边界层微分方程组法 ?
答 : 边界层微分方程组法只能求解绕流平板的边界层内的层流问题 , 计算较烦 .
类比法即适用于边界层内也适用于边界层外 , 还适用于圆管内的流动 , 即适用于层流也
适用于紊流 . 且推导和计算也较方便 .
•建立动量边界层和热量边界层厚度受那些因素的影响 ?
•建立动量传递和热量传递的目的是什么 ? 类比解推导过程 ?
答 : ⒈建立动量传递和热量传递的目的 :
⑴认为动量热量 ; 传递规律是类同的 , 用数学式子把两现象联系起来 .
⑵用已由理论分析或实测得到的阻力规律 C F 来求解换热规律α层流中 :
紊流中 : 当 P r =1 时 , C p = 此二式相同 . 即也是雷诺类比解成立的条件 .
•试说明 Nu;Pr 及 Gr 的物理意义及定义式 ?
答 : 努谢尔特准数 Nu 定义式 : 物理意义 : 表示实际流体热量传递与导热分子
热量传递的比较 . 反映了对流换热的强度 .
普朗特准数 Pr 定义式 : 物理意义 : 反映了动量扩散与热量扩散的相对大小 . 格拉晓夫准数 Gr 定义式 : 物理意义 : 是由浮升力 / 粘滞力和惯性力 / 粘
滞力的乘积得到的 .
•流动边界层 ; 温度边界层 ; 层流底层 ; 紊流边界层定义及边界层特性 ?
•热辐射定义及其特点是什么 ? 其波长主要集中在哪些波长范围内 ?
•黑体概念及研究黑体的意义是什么 ? 辐射力 ; 单色辐射力 ; 立体角及定向辐射力和辐射强度的概念有何区别 ?
•黑体辐射的基本规律有哪几个 ? 都分别揭示了哪些规律 ?
•什么是物体表面的吸收率 ; 反射率和透过率 ?
•什么是绝对黑体 ; 白体和透明体 ?
•试说明兰贝特定律的几种表达形式及适用条件 ?
•什么是物体表面的黑度 ? 受哪些因素影响 ?
•什么是灰体 ? 有何特性 ?
•实际物体的辐射特性与灰体有何不同 ?
•什么基尔霍夫定律 ? 它的适用条件是什么 ?
•什么是辐射角系数 ? 它有什么性质 ?
•两面 ; 三面封闭系统角系数的基本计算方法及线交叉法计算任意两面间的角系数的方法 ?
•什么是有效辐射和净辐射热流密度 ?
•试汇出由两面或三面灰体组成的封闭系统的辐射网络图 ?
•试列出三面灰体组成的封闭系统各面有效辐射的方程式 ?
•什么是重辐射面 ? 它有什么特点 ?
•试汇出具有辐射绝热面的三面辐射系统的网络图 ?
•在两面平行板间的换热系统中间加一块与平板黑度相同的遮热板时 , 两面间辐射换热减少多少 ? 并会出辐射网络图 .
•传质概念及分子扩散传质和对流扩散传质定义 ?
•二种传质方式的传质量基本计算公式 ?
•质量传输平衡法方程式及简化形式和单值性条件 ?
•分之扩散传质中 , 气体通过间壁的扩散通量 ; 金属园管的扩散通量及静止介质中通过半无限大物体的浓度分布和传质通量 ?
•分子扩散传质系数 D 的影响因素有哪些 ?
•对流流动传质模型有哪几种 ?
•层流 ; 紊流流动时各自的浓度分布及平均传质系数准数方程形式 ?
•流体通过单个球体及流过填充床时的传质系数计算公式 ?
•流体在园管内流动时的传质计算 ?
•动量与热量比拟解 ( 雷诺 ; 柯尔朋 )?
•动量与质量比拟解 ( 雷诺 ; 柯尔朋 )?
•类比关系准数有哪些各准数间关系怎样 ?
•动量边界层 ; 热量边界层和质量边界层间类比关系怎样 ?
计算题 :
1 有一直径为 5cm 的钢球，初始温度为 450 ℃，将其突然置于温度为 30 ℃空气中，设钢球表面与周围环境间的总换热系数为 24w/( m
2 . ℃ ) ，试计算钢球冷却到 300 ℃所需的时间。已知钢球的 c =0.48kJ/(kg.. ℃ ) , ρ =7753kg/m
3 , λ =33w/(m.. ℃ ). （ 8 分）
解 : 先验算 Bi 准数 , 钢球的特征尺寸为 :
故可以按薄材加热处理 .
∴τ =57.0s=0.158h
2 具有内热源并均匀分布的平壁，壁厚为２ S ，假定平壁的长宽远大于壁厚，平壁两表面温度恒为 t w ，内热源强度为 q v ，平壁材料的导热系数为常数，试推出稳态导热时，平壁内的温
度分布和中心温度。１０分
解 : 因平壁的场 , 宽远大于厚度 , 故此平壁的导热可认为是一维稳态导热 .
导热微分方程为 :
边界条件为 : x=s ,t=t w
x=-s , t=t ∞
求解上述微分方程 , 得
由边界条件确定积分常数 :
∴平壁内的温度分布 :
当 X=0, 则得平壁中心温度 :
3. 将初始温度为 80 ℃ , 直径为 20mm 的紫铜棒突然横置于气温为 20 ℃ , 流速为 12m/s
的风道之中 , 五分钟后 , 紫铜棒温度降到 34 ℃ . 试计算气体与紫铜棒之间的换热系数α .
已知紫铜棒密度ρ =8954kg/m 3 , 比热 C=383.1J/(kg ·℃ ), 导热系数λ =386W/(m ·℃ ) 解 : 先假定可以用集总系统法分析紫铜棒的散热过程
其中τ =5 × 60=300s
验算 Bi:
4. 一蒸汽管道 , 内 , 外径分别为 150mm 和 159mm. 为了减少热损失 , 在管外包有三层保温材料 : 内层为λ 2 =0.11, 厚δ 2 =5mm 的石棉白云石 ; 中间为λ 3 =0.1, 厚δ 3 =80mm 的石棉白云石互状预制板 ; 外壳为λ 4 =0.14, 厚δ 4 =5mm 的石棉硅藻土灰泥 ; 钢管壁的λ 1 =52, 管内表面和保温层外表面的温度分别为 170 ℃和 30 ℃ . 求该蒸汽管每米管长的散热量 ?
解 : 已知 d 1 =, d 2 =, d 3 =, d 4 =
各层每米管长热阻分别为 :
⑴管壁 :
⑵石棉内层 :
⑶
石棉预制瓦 :
⑷灰泥外壳 :
蒸汽管道每米长散热量为
5. 压力为 1.013bar,20 ℃空气以速度 V=35m/s 掠过平板 , 板长 L=70cm, 壁面温度 t w
=60 ℃ , 试求该板的换热系数及换热量 ( 板宽按 1m 计算 )? 已知 :40 ℃空气物性参数为 : λ·℃υ =16.97 × 10 -6 m 2 /s Pr=0.711
解 : 按壁面与流体温度的算术平均值做为定性温度确定物性 :
查附录得空气物性为 : λ℃υ =16.97 × 10 -6 m 2 /s Pr=0.711
则∴为紊流对于紊流纵掠平板时 , 局部摩擦系数为 :
6.20 ℃的空气在常压下以 10m/s 的速度流过平板 , 板面温度 t w =60 ℃ , 求距前缘 200mm 处的速度边界层和温度边界层以及α x, α和单宽换热量 , 再用类比法求局部摩擦系数 C f.
已知 :40 ℃空气物性参数为 : λ·℃υ =16.97 × 10 -6 m 2 /s Pr=0.711
ρ =/m 3 C p =1.009 × 10 3 J/kg ·℃
解 : 边界层内空气的定性温度 :
由题已知 40 ℃空气物性参数为 : λ·℃υ =16.97 × 10 -6 m 2 /s Pr=0.711
∴为层流边界层 .
则
局部换热系数 :
单位宽度的换热量 :
40 ℃空气物性参数为 : ρ =/m 3 C p =1.009 × 10 3 J/kg ·℃
7. 两平行大平板间的辐射换热 , 平板的黑度各为 0.5 和 0.8, 如果中间加进一块铝箔遮热板 , 其黑度为 0.05, 试计算辐射热减少的百分率 ? 并画出辐射网络图 .
解 : 未加遮热板时 , 两大平板单位面积间的辐射换热量为 :
设置遮热板后 :
加入遮热板后的辐射换热量减少的百分率为 :
8. 有两平行黑体表面 , 相距很近 , 他们的温度分别为 1000 ℃与 500 ℃ , 试计算它们的辐射换热量 , 如果是灰体表面 , 黑度分别为 0.8 和 0.5, 它们间的辐射换热量是多少 ?
解 : 两黑体表面间的辐射换热量是 :
两灰体表面间的辐射换热量是 :
9. 两个互相平行且相距很近的大平面 , 已知 t 1 =527 ℃ , t 2 =27 ℃ , 其黑度ε 1 = ε2 =0.8, 若两表面间按放一块黑度为ε p =0.05 的铝箔遮热板 , 设铝箔两边温度相同 , 试求辐射换热量为未加隔热板时的多少成 ? 若隔热板的黑度为 0.8, 辐射换热量又为多少 ?
解 : 未加遮热板时 , 两大平板间的辐射换热量为 :
设置遮热板后 :
10. 有两个平行钢板 , 温度各保持 t 1 =527 ℃ , t 2 =27 ℃ , 其黑度ε 1 = ε 2 =0.8, 两钢板间的距离比起钢板的宽和高相对很小 , 试求这两块钢板的自身辐射 , 有效辐射 , 净辐射热流 , 反射辐射 , 投射辐射和吸收辐射热流 ?
解 : 两大平板间的辐射换热量为 :
处于热平衡时 :
自身辐射 :
有效辐射 :
反射辐射 : R 1 G
总投入辐射 :
11 ．已知平板稳流边界层内的速度分布为，并有
及 n =1/9, , 试推导出边界层厚度的计算式。
解：由湍流圆管内的知识可知
当时，光滑管中的湍流流动的近似 1/9
又∵以代替，以代替
∴
（ 1-1 ）
又∵（ 1-2 ）
将（ 1-1 ）和（ 1-2 ）代入边界层动量积分方程：
= （ 1-3 ）
又∵
代入（ 1-3 ）得
分离变量积分得：
∵
∴∴
12. 已知平板层流边界层内的速度解试导出边界层厚度和摩擦阻力系数的公
式 . 层流边界层动量积分方程.
解：由层流的边界层动量积分方程可知：
（ 1-1 ）式
y=0 （ 1-2 ）式又∵y=0 =
=
带入 1-2 式得：
分离变量积分得：
∴
F Δ = =0 。 738
C f = =1.46Re l -1/2
导热：
一、（10分）如图所示的墙壁，其导热系数为50W /(m K)λ=⋅，厚度为100mm ，所处外界温度20℃，测得两侧外壁面温度均为100℃，外壁面与空气的表面传热系数为h 为1252W /(m K)⋅，壁内单位体积内热源生成热为Φ，假设墙壁内进行的是一维稳态导热，求Φ及墙壁厚度方向温度分布()t x ？
二、（10分）如图所示一个半径为1=100r mm 的实心长圆柱体，具有均匀的内热
源4=10Φ3W /m ，导热系数=10λW /m K ⋅（）
。圆柱体处于温度为f t =25C 。的环境中，与周围环境间的表面传热系数h 为802W /m K ⋅（）。试求圆柱体外壁温度w
t 及圆柱体沿半径方向的温度分布；并求圆柱体内最高温度的位置和大小？
对流：
三、（10分）20℃的空气，以10m/s 的速度纵向流过一块长200mm ，温度为60℃的平板。求离平板前沿50mm ，100mm 处的流动边界层和热边界层厚度。并求得平板与流体之间的换热量。（平板宽为1m ，空气物性参数见表） 准则关联式：12130.664Re Pr Nu = 层流；4513(0.037Re 871)Pr Nu =- 湍流 边界层厚度：Re x
x δ
=； 流动边界层与热边界层之比：13Pr t δδ= 空气的热物理性质
度为40℃，管内径d ＝20mm ，求对流换热系数和平均管壁温度。
周围空气的温度为10℃。计算蒸汽管道外壁面的对流散热损失。准则关联式：
Pr n Nu C Gr =（）
流过平板时，板的一面与空气的对流换热量为3.75kW ，试确定空气的流速。准则关联式：12130.664Re Pr Nu = 层流；4513(0.037Re 871)Pr Nu =- 湍流
空气热物理性质
辐射：
七、（10分）如图所示，半球表面是绝热的，底面一直径d=的圆盘被分为1、2两部分。表面1为灰体，T 1＝550K ，发射率ε1，表面2为温度T 2＝333K 的黑体。
（1）计算角系数)21(,3+X ，2,1X ，3,1X ，3,2X
（2）画出热网络图并计算表面1和表面2之间的换热量以及绝热面3的温度。
八、（10分）已知如图所示微元面积1dA 与球缺2A ，微元处于球面的中心出，到达球面的距离为球面半径r 。求：从角系数的积分定义出发，计算1dA 到球缺内表面2A 的角系数，并用两种极限情形来检查你所得到的公式的正确性。
九、（10分）两个相互平行的漫灰大表面，相距很近，两表面的发射率均为0.85。要使它们之间的辐射换热量减少为原来的1/10，在中间插入一块遮热板，该板的表面发射率必须不高于多少？在两表面温度分别为200℃和400℃的情况下，若用λ=0.05W/(m·K)的保温材料达到相同的目的，需要多厚保温层？
十、（10分）如附图所示，已知一微元圆盘dA 1与有限大圆盘A 2（直径为D ）相平行放置，两圆盘中心线之连线垂直于两圆盘，且长度为s 。试计算X d1,2
十一、（10分）如图所示一直径为20mm ，表面温度2T ＝2000K 的热流计探头，用以测定一微小表面积1A 的辐射热流，该表面温度为1T ＝1000K 。环境温度很低，因而对探头的影响可以忽略不计。因某些原因，探头只能安置在与1A 表面法线成60°处，探头距地面l =W 。表面1A 是漫射的，而探头表面的吸收比可近似地
取为1。试确定1A 的发射率。1A 的面积为24104m -⨯。
换热器
十二、（10分）用进口温度为12℃、质量流量2m q =31810⨯kg/h 的水冷却从分馏器中得到的80℃的饱和苯蒸汽。使用顺流换热器，冷凝段和过冷段的传热系数k 均为980W/(m 2·K)。已知苯的汽化潜热γ=339510⨯J/kg ，比热容1p c =1758 J/（kg·K ）。试确定将质量流量1m q =3600kg/h 的苯蒸汽凝结并过冷到40℃所需的冷凝段和过冷段传热面积分别为多少。（水的定压比容2p c =4183 J/（kg·K ）。）
十三、（10分）一台逆流式油冷器，管子为铜管，外径为15mm ，壁厚为1mm ，铜管导热系数为384W/m·K 。在油冷器中，密度为879kg/m 3，比热容为1950J/kg·K ，流量为39 m 3/h 的油从1'56.9t =℃冷却到了1''45t =℃，油在管外的隔板间流，对流换热系数425o h =W/m 2·K ，冷却水在油冷却器的管内流，进口温度2'33t =℃，温升为4℃，对流换热系数4480i h =W/m 2·K ，若温差修正系数0.97t ε∆=，（1）试求按管子外表面面积计算的总传热系数。（2）试求所需传热面积。 简答题：
导热：
1、（5分）对于平板导热，试说明Bi 数的物理意义，0Bi →及Bi →∞各代表什么样的换热条件？一块厚为2δ的金属平板，初始温度为0t ，突然置于温度为t ∞的流体中冷却，试着画出当0Bi →时，平板中温度场的变化情形。
2、（5分）厚度均为δ的两个无限大平板，紧靠在一起放置在某一环境中，达到稳态时平板中的温度分布如图所示，两平板的导热系数分别为1λ、2λ且均为常数，试从一维稳态导热方程出发，判断两平板是否存在内热源，若存在指出是哪个平板，并判断内热源的正负；两平板中热流密度1q ，2q 是否相等，并比较两平板的导热系数1λ、2λ的大小？ 过冷段
冷凝段 t
A x 0 2'12t =℃ 1'80t =℃ t 2m
1''40t =℃
2''t
传热学复习题及其答案（Ⅰ部分） 一、 概念题 1、试分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。 答：有以下换热环节及传热方式： （1） 由热水到暖气片管道内壁，热传递方式为强制对流换热； （2） 由暖气片管道内壁到外壁，热传递方式为固体导热； （3） 由暖气片管道外壁到室内空气，热传递方式有自然对流换热和辐射换热。 2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？ 答：有以下换热环节及传热方式： （1） 室内空气到墙体内壁，热传递方式为自然对流换热和辐射换热； （2） 墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热； （3） 墙的外壁到室外空气，热传递方式有对流换热和辐射换热。 3、何谓非稳态导热的正规阶段？写出其主要特点。 答：物体在加热或冷却过程中，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，物体初始温度分布的影响逐渐消失，这个阶段称为非稳态导热的正规阶段。 4、分别写出N u 、R e 、P r 、B i 数的表达式，并说明其物理意义。 答：（1）努塞尔(Nusselt)数，λ l h Nu = ，它表示表面上无量纲温度梯度的大小。 （2）雷诺(Reynolds)数，ν l u ∞=Re ，它表示惯性力和粘性力的相对大小。 （3）普朗特数，a ν=Pr ，它表示动量扩散厚度和能量扩散厚度的相对大小。 （4）毕渥数，λ l h B i = ，它表示导热体内部热阻与外部热阻的相对大小。 5、竖壁倾斜后其凝结换热表面传热系数是增加还是减小？为什么？。 答：竖壁倾斜后，使液膜顺壁面流动的力不再是重力而是重力的一部分，液膜流 动变慢，从而热阻增加，表面传热系数减小。另外，从表面传热系数公式知，公 式中的g 亦要换成θsin g ，从而h 减小。 6、按照导热机理，水的气、液、固三种状态中那种状态的导热系数最大？ 答：根据导热机理可知，固体导热系数大于液体导热系数；液体导热系数大于气体导热系数。所以水的气、液、固三种状态的导热系数依次增大。 7、热扩散系数是表征什么的物理量？它与导热系数的区别是什么？ 1/4 23l l x l s w gr h 4(t t )x ρλη⎡⎤=⎢⎥ -⎣⎦
传热学资料(考研、期末复习)试题库完整传热学试题库完整 一、选择题 1.传热是指热量的传递过程，下列哪种方式不属于传热？ A. 导热 B. 对流 C. 辐射 D. 声传播 2.导热是指热量通过物质的传递方式，下列哪种物质不容易导热？ A. 金属 B. 液体 C. 空气 D. 电解质溶液 3.对流是指热量通过流体的传递方式，下列哪种不属于对流？ A. 对流换热 B. 强迫对流 C. 自然对流
D. 平流 4.辐射是指热量通过电磁波的传递方式，下列哪种物质不会产生辐射？ A. 固体 B. 液体 C. 气体 D. 真空 5.传热过程中，热阻的大小与下列哪个物理量成正比？ A. 温度差 B. 热传导系数 C. 界面面积 D. 传热时间 二、填空题 1.传热领域常用的单位是______。 2.导热系数单位是______。 3.对流换热的常用计算公式是______。 4.辐射热通量的计算公式是______。 5.传热中的温差主要指______和______两个温度。
三、综合题 1.某热流量传感器放在常温下的大气中，某时刻传感器表面积为 0.1m²，表面温度为40℃，空气温度为25℃，空气流速为3m/s。已知 空气的热导率为0.03W/(m•℃)，求该时刻传感器的散热量。 2.一个房间的窗户宽度为2m，高度为1.5m，窗户玻璃的厚度为 5mm，室内外的温度差为20℃，窗户玻璃的热导率为0.5W/(m•℃)，求该时刻窗户传递的热流量。 四、计算题 1.有一块铝板，长2m，宽1.5m，厚度为5mm，一个表面温度为100℃，另一个表面温度为25℃，铝的热导率为200W/(m•℃)，求该时 刻铝板顶表面传递的热流量。 2.一个腊烛的顶端半球体积为20cm³，被点燃时烧掉的时间为2小时，腊烛的燃烧热释放为5000J/g，求该时刻腊烛顶端单位时间内散热 的功率。 3.一个房间的墙体由两块混凝土板组成，每块板的长、宽分别为3m、2m，厚度分别为0.2m、0.1m，两侧表面温度分别为25℃、-5℃，混凝 土的热导率为 1.2W/(m•℃)，求该时刻房间墙体单位面积内的传热系数。 五、应用题 1.夏季高温天气，为了减少室内温度，我们经常会在窗户外侧挂上 湿的毛巾或者浇水洒在地面上，这是因为______。
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =?及w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2 w2w121t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--??=-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W)Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m 2.k)，热流密度q=5110w/ m 2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=? 1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)， λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。 1-5厚度δ为0.1m 的无限大平壁，其材料的导热系数λ＝100W/(m ·K)，在给定的直角坐标系中，分
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为w1t 150C =?及w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m 2.k)，热流密度q=5110w/ m 2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 又根据牛顿冷却公式 管内壁温度为： 1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)， λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K); 由附录7知聚乙烯泡沫塑料在常温下, λ=0.035~0. 038W/(m ·K)。由上可知金属是良好的导热材料，而其它三种是好的保温材料。 1-5厚度δ为0.1m 的无限大平壁，其材料的导热系数λ＝100W/(m ·K)，在给定的直角坐标系中，分别画出稳态导热时如下两种情形的温度分布并分析x 方向温度梯度的分量和热流密度数值的正或负。 (1)t|x=0=400K, t|x=δ=600K; (2) t|x=δ=600K, t|x=0=400K; 解：根据付立叶定律 无限大平壁在无内热源稳态导热时温度曲线为直线，并且 x x 02121t t t t t dt x dx x x 0 δδ==--?===?--
《传热学》（第五版）第0章-第3 章习题解答 第0章 绪论 0-4、0-6、0-7解答题略。 0-13：解： 61.0124 161 .036.087 1112 1=+ + = + + = h h R k λ δ(m 2 ·K)/W 64.1610 .011== =k R k W/(m 2 ·K) 92.45)1018(64.1)(21=+=-=f f t t k q W/m 2 ∵)(111w f t t h q -= ∴47.1787 92.45181 11=- =- =h q t t f w ℃ 又∵)(2 2 2f w t t h q -= ∴63.9124 92.45102 22-=+ -=+ =h q t t f w ℃ 38.292.45??==ΦqA =385.73 W 0-14：解： 4 10 4.72 3452 .0-?=??= = A R A λδ K/W (面积为A 2的平板表面上的热阻) 3104.4452.0-?===λδR (m 2 ·K)/W （单位面积热阻） 43 1007.310 4.4150285?=?-= ?= -R t q W/m 2 5 4 1084.161007.3?≈??==ΦqA W 0-15：解： ∵)(f w t t h q -= ∴15573 511085=+ =+ =h q t t f w ℃ W 7.20055.214.310 50511023 =????=??==Φ-l R q qA π
0-17：解： （1）012.085 15000 1112 1=+ = + = h h R (m 2 ·K)/W 3.83012 .01 1== =R k W/(m 2 ·K) 90963624)45500(3.83=?-?=?=ΦtA k W （2）92820024)45500(85'=?-?=?=ΦtA k W 误差%2909636 909636 928200%100' ≈-= ?Φ Φ-Φ=ε （3）可以忽略，因为厚度很小，金属的导热系数较大，则导热热阻 λ δ很小。故可以忽略。 第一章 导热理论基础 1-4：前提是假定所研究的物体是各向同性的连续介质，其导热系数,λ比热容c ，和密度ρ均为已知，并假定物体内具有内热源。 1-5 x t t t t w w w δ 2 11-- = dx dt gradt = g r a d t q λ-= （1）20001 .0400 600=-= gradt K/m 5 1022000100?-=?-=-=gradt q λ W/m 2 （2）20001 .0400 600-=-- =gradt K/m 5 102)2000(100?=-?-=-=gradt q λ W/m 2 温度分布图略。 1-6：解：（1） x bx dx dt 40002-== x x dx dt q 5 108.1)4000(45?=-?-=-=λ W/m 2 ∴平板一侧：00 ==x q 平板另一侧：900005.0108.15 50=??==mm x q W/m 2
教材P8 1.冰雹落地后．即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热虽是由那些途径得到的? 答：共有3个途径： ⑴冰雹与地面接触处的导热；⑵冰雹表面与周围空气的热对流与导热（对流换热）；⑶冰雹表面与周围固体表面的热辐射。 4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么?填写在各箭头上。 答： 暖气片：暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁⑴对流换热室内空气对流换热人体；暖气片外壁⑵热辐射墙壁热辐射人体。 电热暖气片：电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热室内空气对流换热人体。 红外电热器：红外电热元件⑴热辐射人体；红外电热元件⑵热辐射墙壁热辐射人体。 电热暖风机：电加热器对流换热加热风对流换热人体。 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热人体。 太阳辐射：阳光热辐射人体。 6.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因?冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？ 答：人体衣服表面散热途径有两个：一是通过对流换热向周围空气散热；二是通过热辐射向周围墙壁表面散热。室内空气温度相同说明冬夏季对流换热散热相同，但因为冬季墙壁温度低于夏季，造成表面热辐射散热多于夏季，所以为保暖起见，冬季必须穿绒衣。 冬季挂上窗帘减少了通过窗户的热辐射散热，因此人感觉暖和。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度?并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界的?什么情况下保温性能会变得很差？ 答：保温瓶胆为真空玻璃夹层，其目的是保证夹层散热方式仅是热辐射而没有对流换热方式，同时夹层内两测镀银是为了提高表面反射率，以降低热辐射散热，因此保温瓶可以较长时间地保持热水温度。 热水散热的途径：热水对流换热内胆内壁面导热内胆外壁面⑴热辐射外胆内壁面导热外胆外壁面对流换热室内空气；内胆外壁面⑵
基本概念 : •薄材 : 在加热或冷却过程中 , 若物体内温度分布均匀 , 在任意时刻都可用一个温度来代表整个物体的温度 , 则该物体称为 ----. •传热 : 由热力学第二定律 , 凡是有温差的地方 , 就有热量自发地从高温物体向低温物体转移 , 这种由于温差引起的热量转移过程统称为 ------. •导热 : 是指物体内不同温度的各部分之间或不同温度的物体相接触时 , 发生的热量传输的现象 . •对流 : 指物体各部分之间发生相对位移而引起的热量传输现象 . •对流换热 : 指流体流过与其温度不同的物体表面时 , 流体与固体表面之间发生的热量交换过程称为 ------. •强制对流 : 由于外力作用或其它压差作用而引起的流动 . •自然对流 : 由于流体各部分温度不同 , 致使各部分密度不同引起的流动 . •流动边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 由于粘滞力的作用 , 壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的速度迅速下降为零 , 而在这一流层外 , 流体的速度基本达到主流速度 . 这一流体层即为 -----. •温度边界层 : 当具有粘性的流体流过壁面时 , 会在壁面附近形成一流体薄层 , 在这一层中流体的温度迅速变化 , 而在这一流层外 , 流体的温度基本达到主流温度 . 这一流体层即为 -----. •热辐射 : 物体由于本身温度而依靠表面发射电磁波而传递热量的过程称为 ------. •辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的全部波长的辐射能的总量 . •单色辐射力 : 物体在单位时间内 , 由单位表面积向半球空间发射的波长在λ -- λ +d λ范围内的辐射能量 . •立体角 : 是一个空间角度 , 它是以立体角的角端为中心 , 作一半径为 r 的半球 , 将半球表面上被立体角切割的面积与半径平方 r 2 的比值作为 ------ 的大小 . •定向辐射强度 : 单位时间内 , 在单位可见面积 , 单位立体角内发射的全部波长的辐射能量称为 ----. •传质 : 在含有两种或两种以上组分的流体内部 , 如果有浓度梯度存在 , 则每一种组分都有向低浓度方向转移 , 以减弱这种浓度不均匀的趋势 . 物质由高浓度向低浓度方转移过程称为 ----. •分子扩散传质 : 静止的流体中或在垂直于浓度梯度方向作层流流动的流体中的传质 , 有微观分子运动所引起 , 称为 ----. •对流流动传质 : 在流体中由于对流掺混引起的质量传输 .
传热学第五版课后习题答案(1)
传热学习题_建工版V 0-14 一大平板，高3m ，宽2m ，厚0.2m ，导热系数为45W/(m.K), 两侧表面温度分别为 w1t 150C =?及w1t 285C =? ，试求热流密度计热流量。 解：根据付立叶定律热流密度为： 2 w2w12 1t t 285150q gradt=-4530375(w/m )x x 0.2λλ??--??=-=-=- ? ?-???? 负号表示传热方向与x 轴的方向相反。 通过整个导热面的热流量为： q A 30375(32)182250(W)Φ=?=-??= 0-15 空气在一根内经50mm ，长2.5米的管子内流动并被加热，已知空气的平均温度为85℃，管壁对空气的h=73(W/m 2.k)，热流密度q=5110w/ m 2, 是确定管壁温度及热流量?。 解：热流量 qA=q(dl)=5110(3.140.05 2.5) =2005.675(W) πΦ=?? 又根据牛顿冷却公式 w f hA t=h A(t t )qA Φ=??-= 管内壁温度为： w f q 5110t t 85155(C)h 73 =+ =+=? 1-1．按20℃时，铜、碳钢（1.5%C ）、铝和黄铜导热系数的大小，排列它们的顺序；隔热保温材料 导热系数的数值最大为多少？列举膨胀珍珠岩散料、矿渣棉和软泡沫塑料导热系数的数值。 解： (1)由附录7可知，在温度为20℃的情况下， λ铜=398 W/(m ·K)，λ碳钢＝36W/(m ·K)， λ铝＝237W/(m ·K)，λ黄铜＝109W/(m ·K). 所以,按导热系数大小排列为: λ铜>λ铝>λ黄铜>λ钢 (2) 隔热保温材料定义为导热系数最大不超过0.12 W/(m ·K). (3) 由附录8得知，当材料的平均温度为20℃时的导热系数为: 膨胀珍珠岩散料:λ=0.0424+0.000137t W/(m ·K) =0.0424+0.000137×20=0.04514 W/(m ·K); 矿渣棉: λ=0.0674+0.000215t W/(m ·K) =0.0674+0.000215×20=0.0717 W/(m ·K);
传热学〔一〕 第一局部选择题 1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( ) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 以下哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?( ) A. 雷诺数 B. 雷利数 C. 普朗特数 D. 努谢尔特数 3. 单位面积的导热热阻单位为 ( ) A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 ( ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比拟 5. 对流换热系数为 100 、温度为 20 ℃的空气流经 50 ℃的壁面，其对流换热的热流密度为〔〕 A. B. C. D. 6. 流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热，如果流速等条件一样，则〔〕 A. 粗管和细管的一样 B. 粗管内的大 C. 细管内的大 D. 无法比拟 7. 在一样的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为〔〕 A. 逆流大于顺流 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比拟 8. 单位时间内离开单位外表积的总辐射能为该外表的〔〕 A. 有效辐射 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. 〔〕是在一样温度条件下辐射能力最强的物体。 A. 灰体 B. 磨光玻璃 C. 涂料 D. 黑体 10. 削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板外表的黑度应〔〕 A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断 第二局部非选择题
•填空题〔本大题共 10 小题，每题 2 分，共 20 分〕 11. 如果温度场随时间变化，则为。 12. 一般来说，紊流时的对流换热强度要比层流时。 13. 导热微分方程式的主要作用是确定。 14. 当 d 50 时，要考虑入口段对整个管道平均对流换热系数的影响。 15. 一般来说，顺排管束的平均对流换热系数要比叉排时。 16. 膜状凝结时对流换热系数珠状凝结。 17. 普朗克定律提醒了按波长和温度的分布规律。 18. 角系数仅与因素有关。 19. 某大平壁的厚度为 15mm ，材料导热系数为 0.15 ，壁面两侧的温度差为150 ℃，则通过该平壁导热的热流密度为。 20. 某流体流过固体壁面时被加热，并且，流体平均温度为 40 ℃，则壁面温度为。 •名词解释〔本大题共 5 小题，每题 4 分，共 20 分〕 21. 导热根本定律 22. 非稳态导热 23. 凝结换热 24. 黑度 25. 有效辐射 •简答题( 本大题共 2 小题 , 每题 8 分 , 共 16 分 ) 26. 简述非稳态导热的根本特点。 27. 什么是临界热绝缘直径？平壁外和圆管外敷设保温材料是否一定能起到保温的作用，为什么？ •计算题〔本大题共 2 小题，每题 12 分，共 24 分〕
第一章、一、基本概念 主要包括导热、对流换热、辐射换热的特点及热传递方式辨析。 1、冬天，经过在白天太阳底下晒过的棉被，晚上盖起来感到很暖和，并且经过拍打以后，效果更加明显。试解释原因。 答：棉被经过晾晒以后，可使棉花的空隙里进人更多的空气。而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小(20℃，1.01325×105 Pa 时，空气导热系数为0.0259W/(m ·K)，具有良好的保温性能。而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入，因而效果更明显。 2、夏季在维持20℃的室内工作，穿单衣感到舒适，而冬季在保持22℃的室内工作时，却必须穿绒衣才觉得舒服。试从传热的观点分析原因。 答：首先，冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同，夏季高而冬季低。因此，尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃)，但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。根据上题人体对冷感的感受主要是散热量的原理，在冬季散热量大，因此要穿厚一些的绒衣。 3、试分析室内暖气片的散热过程，各环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。 答：有以下换热环节及热传递方式 (1)由热水到暖气片管到内壁，热传递方式是对流换热(强制对流)； (2)由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热； (3)由暖气片外壁至室内环境和空气，热传递方式有辐射换热和对流换热。 4、冬季晴朗的夜晚，测得室外空气温度t 高于0℃，有人却发现地面上结有—层簿冰，试解释原因(若不考虑水表面的蒸发)。 解：如图所示。假定地面温度为了T e ，太空温度为T sky ，设过程已达稳态，空气与地面的表面传热系数为h ， 地球表面近似看成温度为T c 的黑体，太空可看成温度为T sky 的黑体。则由热平衡： ，由于T a ＞0℃，而T sky ＜0℃，因此，地球表面温度T e 有可能低于0℃，即有 可能结冰。 计算、 1、一双层玻璃窗，宽1.1m ，高1.2m ，厚3mm ，导热系数为1.05W/(m ·K)；中间空气层厚5MM ，设空气隙仅起导热作用，导热系数为0.026W/(m ·K)。室内空气温度为25℃。表面传热系数为20W/(m 2 ·K)；室外空气温度为-10℃，表面传热系数为15 W/(m 2·K)。试计算通过双层玻璃窗的散热量，并与单层玻璃窗相比较。假定在两种情况下室内、外空气温度及表面传热系数相同。 解：(1)双层玻璃窗情形，由传热过程计算式：
传热学复习题+答案 1、乙醛氧化生产醋酸，原料投料量为纯度99.4%的乙醛500kg/h，得到的产物为纯度98%的醋酸580kg/h，计算乙醛的理论及实际消耗定额。( ) A、500、623 B、723、826 C、862、723 D、723、862 答案：D 2、在选择化工过程是否采用连续操作时，下述几个理由不正确的是( ) A、一般年产量大于4500t的产品 B、工艺成熟 C、反应速率极慢的化学反应过程 D、操作稳定安全 答案：C 3、现有下列高聚物，用于制备轮胎的是( )。 A、硫化橡胶 B、聚乙烯 C、合成纤维 D、天然橡胶树脂 答案：A 4、换热器中的换热管在管板上排列，在相同管板面积中排列管数最多的是( )排列 A、矩形 B、同心圆 C、正三角形 D、正方形 答案：C 5、PVC 是指( )。 A、聚乙烯 B、聚丙烯 C、聚氯乙烯 D、聚苯乙烯 答案：C 6、化工管路中，对于要求强度高、密封性能好、能拆卸的管路，通常采用( )。
A、承插连接 B、螺纹连接 C、焊接 D、法兰连接 答案：D 7、对于列管式换热器，当壳体与换热管温度差( )时，产生的温度差应力具有破坏性，因此需要进行热补偿 A、大于60℃ B、大于50℃ C、大于45℃ D、大于55℃ 答案：B 8、关于乙烯装置管式裂解炉的防冻措施，下列叙述不正确的是( ) A、提高排烟温度 B、保证燃料气、燃料油、原料管线的伴热畅通 C、保证停用炉内有一定数量的火嘴处于燃烧状态 D、排尽停用炉汽包液位 答案：A 9、套管冷凝器的内管走空气，管间走饱和水蒸气，如果蒸汽压力一定，空气进口温度一定，当空气流量增加时传热系数K应( ) A、基本不变 B、无法判断 C、减小 D、增大 答案：D 10、在脱硫中加入少量的( )可以减少设备腐蚀。 A、中和冲洗剂 B、缓蚀剂 C、阻泡剂 答案：B 11、为了防止( )现象发生，启动离心泵时必须先关闭泵的出口阀 A、电机烧坏 B、叶轮受损 C、汽蚀 D、气缚
（一)名词解释 稳态导热：发生在稳态温度场内的导热过程称为稳态导热 稳态温度场：温度场内各点的温度不随时间变化。（或温度场不随时间变化。） 热对流：依靠流体各部分之间的宏观运行把热量由一处带到另一处的热传递现象。 传热过程：热量由固体壁面一侧的热流体通过固体壁面传递给另一侧冷流体的过程。 肋壁总效率：肋侧表面总的实际散热量与肋壁 测温度均为肋基温度的理想散热量之比 换热器的效能（有效度）：换热器的实际传热量与最大可能传热量之比 大容器沸腾：高于液体饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾 准稳态导热：物体内各点温升速度不变的导热过程 黑体 ;吸收率等于 1 的物体 复合换热 :对流换热与辐射换热同时存在的综合热传递过程 温度场 :温度场是指某一瞬间物体中各点温度分布的总称 灰体：灰体是指物体单色辐射力与同温度黑体单色辐射力随波长的变化曲线相似，或它的单色发射率不随波长变化的物体；或单色吸收比与波长无关的物体，即单色吸收比为常数的物体。 漫射表面：通常把服从兰贝特定律的表面称为漫射表面，即该表面的定向辐射强度与方向无关。或物体发射的辐射强度与方向无关的性质叫漫辐射，具有这样性质的表面称为漫射表面。 吸收率：外界投射到某物体表面上的辐射能，被该物体吸收的百分数 遮热板（罩）：插入两个辐射换热表面之间的用于削弱两个表面之间辐射换热的薄板或罩。 表面辐射热阻：当物体表面不是黑体时，该表面不能全部吸收外来投射的辐射能量，这相当于表面存在热阻，该热阻称为表面辐射热阻，常以ε εA -1来表示。 有效辐射：单位时间内离开单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射J ，它包括辐射表面的自身的辐射E 和该表面对投射辐射G 的反射辐射G ρ，即G E J ρ+=。 换热器的污垢热阻:换热设备运行一段时间以后，在管壁产生污垢层，由于污垢的导热系数较小，热阻不可以忽略，这种由于污垢生成的产生的热阻称为污垢热阻。 下列材料中导热系数最大的是纯铜 下列工质的普朗特数最小的是（液态金属） (二）简述题 1、试分析室内暖气片的散热过程，各个环节有哪些热量传递方式？以暖气片管内走热水为例。 答：有以下换热环节及传热方式：1.由热水到暖气片管道内壁，热传递方式为强制对流换热；2.由暖气片管道内壁到外壁，热传递方式为固体导热；3.由暖气片管道外壁到室内空气，热传递方式有自然对流换热和辐射换热。 2、试分析冬季建筑室内空气与室外空气通过墙壁的换热过程，各个环节有哪些热量传递方式？ 答：有以下换热环节及传热方式：1.室内空气到墙体内壁，热传递方式为自然对流换热和辐射换热；2.墙的内壁到外壁，热传递方式为固体导热；3.墙的外壁到室外空气，热传递方式有对流换热和辐射换热。 3、何谓非稳态导热的正规阶段？写出其主要特点 答：物体在加热或冷却过程中，物体内各处温度随时间的变化率具有一定的规律，
传热学习题解答 与中国建筑工业出版社教材——《传热学》配套 中原工学院
能环学院 2006.5.30 绪论 1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？ 答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到： a、地面向冰雹导热所得热量； b、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量； c、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请
分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？ 答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。 3.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。
答：暖气片内的蒸汽或热水对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体；暖气片外壁辐射墙壁辐射人体 电热暖气片：电加热后的油对流换热暖气片内壁导热暖气片外壁对流换热和辐射室内空气对流换热和辐射人体 红外电热器：红外电热元件辐射人体；红外电热元件辐射墙壁辐射人体 电热暖机：电加热器对流换热和辐射加热风对流换热和辐射人体 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射人体 太阳照射：阳光辐射人体 4．自然界和日常生活中存在大量传热
现象，如加热、冷却、冷凝、沸腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？ 答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热 冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热 凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热 沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热 升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热 冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热
1.冰雹落地后，即慢慢融化，试分析一下，它融化所需的热量是由哪些途径得到的？ 答：冰雹融化所需热量主要由三种途径得到： a 、地面向冰雹导热所得热量； b 、冰雹与周围的空气对流换热所得到的热量； c 、冰雹周围的物体对冰雹辐射所得的热量。 2.秋天地上草叶在夜间向外界放出热量，温度降低，叶面有露珠生成，请分析这部分热量是通过什么途径放出的？放到哪里去了？到了白天，叶面的露水又会慢慢蒸发掉，试分析蒸发所需的热量又是通过哪些途径获得的？ 答：通过对流换热，草叶把热量散发到空气中；通过辐射，草叶把热量散发到周围的物体上。白天，通过辐射，太阳和草叶周围的物体把热量传给露水；通过对流换热，空气把热量传给露水。 4.现在冬季室内供暖可以采用多种方法。就你所知试分析每一种供暖方法为人们提供热量的主要传热方式是什么？填写在各箭头上。 答：暖气片内的蒸汽或热水 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体；暖气片外壁 辐射 墙壁辐射 人体 电热暖气片：电加热后的油 对流换热 暖气片内壁 导热 暖气片外壁 对流换热和 辐射 室内空气 对流换热和辐射 人体 红外电热器：红外电热元件辐射 人体；红外电热元件辐射 墙壁 辐射 人体 电热暖机：电加热器 对流换热和辐射加热风 对流换热和辐射 人体 冷暖两用空调机（供热时）：加热风对流换热和辐射 人体 太阳照射：阳光 辐射 人体 5．自然界和日常生活中存在大量传热现象，如加热、冷却、冷凝、沸
腾、升华、凝固、融熔等，试各举一例说明这些现象中热量的传递方式？ 答：加热：用炭火对锅进行加热——辐射换热 冷却：烙铁在水中冷却——对流换热和辐射换热 凝固：冬天湖水结冰——对流换热和辐射换热 沸腾：水在容器中沸腾——对流换热和辐射换热 升华：结冰的衣物变干——对流换热和辐射换热 冷凝：制冷剂在冷凝器中冷凝——对流换热和导热 融熔：冰在空气中熔化——对流换热和辐射换热 5.夏季在维持20℃的室内，穿单衣感到舒服，而冬季在保持同样温度的室内却必须穿绒衣，试从传热的观点分析其原因？冬季挂上窗帘布后顿觉暖和，原因又何在？ 答：夏季室内温度低，室外温度高，室外物体向室内辐射热量，故在20℃的环境中穿单衣感到舒服；而冬季室外温度低于室内，室内向室外辐射散热，所以需要穿绒衣。挂上窗帘布后，辐射减弱，所以感觉暖和。 6.“热对流”和“对流换热”是否同一现象？试以实例说明。对流换热是否为基本传热方式？ 答：热对流和对流换热不是同一现象。流体与固体壁直接接触时的换热过程为对流换热，两种温度不同的流体相混合的换热过程为热对流，对流换热不是基本传热方式，因为其中既有热对流，亦有导热过程。 9.一般保温瓶胆为真空玻璃夹层，夹层内两侧镀银，为什么它能较长时间地保持热水的温度？并分析热水的热量是如何通过胆壁传到外界
绪论 1.冰雹落体后溶化所需热量主要是由以下途径得到： Q λ——与地面的导热量 f Q——与空气的对流换热 热量 注：若直接暴露于阳光下可考虑辐射换热，否则可忽略不计。6．夏季：在维持20℃的室内，人体通过与空气的对流换热失去热量，但同时又与外界和内墙面通过辐射换热得到热量，最终的 总失热量减少。（T T〉 外内 ） 冬季：在与夏季相似的条件下，一方面人体通过对流换热失去部分热量，另一方面又与外界和内墙通过辐射换热失去部分 热量，最终的总失热量增加。（T T〈 外内 ）。挂上窗帘布阻断了与外界的辐射换热，减少了人体的失热量。 7．热对流不等于对流换热，对流换热 = 热对流 + 热传导热对流为基本传热方式，对流换热为非基本传热方式 8．门窗、墙壁、楼板等等。以热传导和热对流的方式。 9．因内、外两间为真空，故其间无导热和对流传热，热量仅能通过胆壁传到外界，但夹层两侧均镀锌，其间的系统辐射系数 降低，故能较长时间地保持热水的温度。 当真空被破坏掉后，1、2两侧将存在对流换热，使其保温性
能变得很差。 10．t R R A λλ = ⇒1t R R A λλ == 221 8.331012m --=⨯ 11．q t λσ =∆const λ=→直线 const λ≠ 而为λλ=（t ）时→曲线 12. i R α1R λ3R λ0R α1f t −−→ q 首先通过对流换热使炉子内壁温度升高，炉子内壁通过热传导，使内壁温度生高，内壁与空气夹层通过对流换热继续传递热量，空气夹层与外壁间再通过热传导，这样使热量通过空气夹层。（空气夹层的厚度对壁炉的保温性能有影响，影响a α的大小。） 13．已知：360mm σ=、0.61()W m K λ=•1 18f t =℃2187() W h m K =• 210f t =-℃22124() W h m K =• 墙高2.8m ，宽3m 求：q 、1 w t 、2 w t 、φ 解：12 11t q h h σλ∆= ++＝ 18(10) 45.9210.361 870.61124 --=++2W m