传热学第四版课后习题复习资料.docx

传热学笫一章思索题1. 试用商练的语说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联乐和区分。答：导赛和对流的区分在于：物体内部作余微观粒子的歌运动而产生的3%量传通现象.称为导热：对流则Jt流体各部分之间发生宏观和对位移及冷热流体的相互掺混。联军Jt:在发生对流换族的同时必定件生有导热。导热、对流这两种热fi传道方式，只有在物质存在的条件下才柜实现，而幅射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的格移还伴有能量形式的转换O2. 以热流密度表示的修上叶定洋、牛顿冷轩公式及斯忒薄-玻耳兹曼定律是应当熟记的传然学公式。试写出这三个公式并说明其中将一个符号及其意义。I×IH答：傅立叶定漳：,其中，回一热波密度：目-导热系数；J一沿X方向的温度改变率，“一”表示热传递的方向是沿着温度降帐的方向C牛顿冷却公式：1.J,其中.日一热流密度：三一表面传热乐救；-固体表面温度；可-流体的温度,，斯忒藩一破耳巷呈定律：归J,其中.日一拉浓密度；日-斯忒苏-玻耳兹曼憎致；4一和射物体的热力学沮及。3. 导热系数、表而传热系数及传热系数的单位各是什么？哪些是物性参数.哪些与过程有关？答：导热乐数的单位是：()；表而传戏乐数的单位是：(m2);传热灰效的单位处：(m2)0这三个参数中，只有导热系数Jt物性参数，其它均与过程有关O4. 当热量从壁面一侧的流体穿过健而传给另一侧的流体时.冷、热流体之间的换热量可以通过其中任何一个坏卡来计算（过祖A；稳态的），但本章中又引入了传歌方程式，并说它是',换热器热工计算的基本公式二试分析引入传热方程式的工仪好用忠义。答：EJ为在很多工业换热设备中，进行热交换的冷、热流体也供处于固体壁而的M侧，是工程技术中常、常潺到的一种典型曲量传递过程。5. 用铝刎的水焚烧开水时尽管炉火烟旺，但水费仍旧安稳无恙。而一旦受内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现冢二答：当壶内有水时，可以对:底进行很好的冷却（水对走底的对流换热瓶数大），受底的热量被祝快传走而不发于温度升W烟衣；当没有水时,和受底发生对流换热的足气体，E1.为气体发生对流换热的表面换热乐数小，壶底的热不能很快被传走，故此爱底升温很快.葡单锹烧坏。6. 用一只手握住盛有热水的杯子.另一只手用侯子快速搅拌热水，猴杯子的手会显著地感到歌。试分析其缘由。答：当没有搅拌时.杯内的水的流速几乎为零.杯内的水和杯壁之间为自热对浓换热，自热对流换热的表面传热乐.数小，当快遑搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对沃换歌，农而传热瓶数大，熟水有更多的热量被传递到杯坐的外侧.因此会员著地感觉刎热。7. 什么是串联拣阻处加原则，它在什么前提下成立？以EJ体中的导热为例，试探讨有哪些状况可徙1使热量传递方向上不同截面的热流S不相等“答：在一个串联的热量传递过程中.假如通过将个坏量的热流量都和向，则各中联环节的总热血哥于各串联环节热限的和。例如：三块无限大平板ift加构成的平康。例如通过圆衍壁.对于各个传热环节的传热面积不相等.可徒造成热*传递方向上不同我面的热流不相等。8. 有两个外形相同的保温杯A目B,注入同样阻及、同样体积的赛水后不久，A杯的外景面就可以感觉到热，而B杯的外景面则感觉不到温度的改变，试问哪个保温杯的质校好？答：B:杯子的保温质量好。因为保温好的杯子热量从杯子内部传出的热量少.经外部敬热以后.温度改变很小.因此几乎感觉不到热。能量平衡分析1-3淋浴器的啧头正常工作时的供水一般为等分钟0o冷水通过电热器从15被加热到43。试问电热器的加热功率是多少？为了节约能源，有人提出可以枸用过后的热水(温度为38C)运入一个换热铐去加热进入淋浴器的冷水。假如该换热器能将冷水加热到27,试计算采纳余热回收换热器后洗澡15可以节约多少据源?1-12在一次测定空气横向流过单根圆管的对流换热试脸中，通到下列数据：管壁平均温度69C,空气温度20C,卷子外径14,加热段长80,检入加热段的功率8.5w,假如仝都熟通过对流换热传给空气，试问此忖的对流换拱农而传热取数多大？解：依据牛顿冷却公式I1IXI所以=49.33(1)其次拿思索做I试写出导热傅里叶定律的一般形式，并说明其中各个符号的慰义。XI答：傅立叶定律的一般形式为：,其中：口为空间某点的温度梯度；，处通过该点的节温线上的法向单位矢量.指向温度上升的方向；为该处的热波密度矢三,2巳知导热物体中某点在三个方向上的热流密发分别为臼及习，如何获得该点的热密度矢量？答：1,其中山分别为三个方向的单位矢量量。3试说明祖出导热微分方程所依据的基本定律。答：导热微分方程式所依据的基本定律有：傅立叶定理和能守恒定律。4试分别用数学语将传热学术语说明导热问题三种关a的边界条件。答：第一类边界条件：其次类边界条件：第三类边界条件：5试说明串联热电在加原则的内容及其次用条件。答：在一个碓联的热传递辿程中.假如通过每个环节的热流*都相同，则各碓联环节的总热阻等于备串联环节热Ka的和。达用条件是对于各个传热环节的传热固积必需相若7.通过圆筒斑的导薇量仅与内、外半径之比有关而与半径的育定也无关，而通过球壳的导热量计算式并与半径的先定Ia有关.怎样理解？答：因为通过圆筒壁的导热热阻仅和圆筒壁的内外半径比值有关.而通过球光的导歌热班却和球先的用定JX径有关，所以先定半径不同时.导歌量不一样Q6发生在一个短圆柱中的导热问题.在下列哪些忸形下可以按一组问题来处理？答：当采纳圆柱处标系,沿半径方向的导热就可以按一维问趣来处理。8扩展表面中的导赛问题可以按一维问踵来处理的条件是什么？有人认为，只要扩展双面瘦长，就可按一组间题来处理.你问您这种观点吗？答：只要满总等我.面1的JI肋，枕可按一绝问圾来处理。不同1.,EJ为当扩展表面的截而不均忖.不同截面上的热流密度不匀称.不行者作一级间29肋斤衣度增加引起两种效果：助效率下降及散热米面积增加。因而有人认为.血为肋止肉及的增加会出现一个临界舟度，超过这个启发后,肋小导热薇致流量反而会下陈。试分析这一观点的正确性。答：错误.因为当肋小病度法,到注定位时，通过该处祗面的热流密度为寄。通过肋片的歌流巳达到般大值，不会因为渊庆的增加而发生改交。IO在式(2-57)所给出的分析解中.不出现寻热物体的导热系数，ift你供应理论依据。答：由于式(2-57)所描述的问旭为稳态导热.且物体的导热系数沿X方向和y方向的数值和等弁为笊效。11有人对二维矩形物体中的稳态无内热源小物性的导热问题进行了数计算。矩形的一个垃绝热，其余三个边均与温度为目的流体发生对流换热。你舶预料他所福的温度场的解吗？答：徒.因为在一边绝热其余三边为相同边界条件时,矩形物体内部的温度分布应为关于绝热垃的中心线对称分布。习*£平板2-6火箭发动机燃烧空是直径为130的圆简体，厚2.1.导欢乐数为23.2(mK)°圆面壁外用液体冷P.外螳温度为240°Co测洋圆询体的热流密度为4.8x106n.其材料的奴京允讦温度为700C。试推断该燃烧室壁面旦否工作于平安温度范困内？解：2-14外径为I(X)的蒸气褂道，我JS1.密度为20口的极细玻璃棉毡保温。已知蒸气管道外镇温度为400,C.希瞿保温层外表而温度不超过50*,Co且可米长管道上散热量小于I63W,这确定所需的保温层厚度。解：保湿材料的平均湿及为二1r由附录7竞得导热瓶数为J=代入数据得到g=0.314所以E三2-46一厚为7的平概.一侧绝热，另一侧星期于阻及为30的流体中，内热源g=0.3e三。对流换热灰面传热系数为4501.=J,平壁的寻热系数为18o试确定平空中的最两温度及共位JV第三章思索题1 .试说明某总参数法的物理概全及数学处理的柠点答：当内外热阻之比通于冬时,影响换热的主要环节是在边界上的换热实力。而内部由于热阻很小而温度趋于匀称.以至于不须要关切温度在空间的分布.温度只是时间的国数，数学描述上由偏微分方程转化为淋微分方程.、大大降低了求解难皮。2 .在用热电儡测定气流的非稳态温度场时,怎么才舶改卷热电体的温度响应杓性？a答：要改苦热电偶的温度响应特区.即也大限度降低热电偶的时间游数形态上要降低风光比.要选择热容小的材料.妾强化热电偶表面的对流换赛。3 .试说明”无限大平板”物理柢念,弁举出一二个可以按无限大平板处理的非稳态导热间超答；所调''无限大''平板，是指其长宽尺度远大于其厚戊，从边埃交换的热量可以忽视不计，当平板两侧换热匀称时.热只垂立于板面方向流淌O如薄板两侧匀称加热或冷却、沪墙或冷库的保温层导热多状况可以按无限大平板处理。4 .什么叫非稳态导热的正视状态或充分发展阶段？这一阶段在物理过程及数学处理上都有答什么特点？省：非稳态峥热过也进行到:fr定理度,初始温度分布的影响就会消逝.虽然各点温戊刃版时间改变,但过余温度的比值已与时闹无关.只M几何位J1.（闫）和垃界条件（效）的函数，亦即天量纲湿戊分布不交，这一阶段称为正城状况阶段或充分发展阶段。这一阶段的数学处理昨淋便利.温度分布计算只相取无穷级数的首项进行计算，5 .有人认为,当昨稳态导热过程经验时间很长时,采纳用3-7记算所出的结果是错误的,理由处：这个网表明,物体中各点的过余温度的比值与几何位置及有关,而与时间无关.但当时间趋于无限大时.物体中各点的沮度应趋近流体沮&.所以两者是有冲突的。你是否向您这种看法,说明你的理由，答：我不同怠这种看法.因为瓯得时间的推稔.显然物体中各点过余温度的比位不变但各点温度的灯定值在无限接近。这与物体中各点温度卷近流体温度的TF实弁不冲突。6 .试说明数的物理念义。山及山各代农什么样的换期条件？有人认为，1.=J代表了绝拣工况,你足否赞同这一观点,为什么？答：数是物体内外热阻之比的相对值°W时说明传热热阻主要在边界.内部温度起于匀称，可以用集总冬效法进行分析求解；1.=-I时，说明传热热阻主要在内部.可以近似认为壁温就处流体温度。认为山代双绝热工况处不正确的.该工况是指逸界热阻相对于内部热阻较大，而绝热工况下边界热阻无限大。7 .什么是分非彳电定导热问通的采积解法.他的运用条件是什么？答；对于二维或三绝非稳态净然问1的解若于对应几!'一组问题解的乘积，其解的形式足无纲过余温度，这就是非稳态导热问场.的乘机解法，其运用条件足怛温介质.笫三美边界条件或以界温度为定值、初始温度为常数的状况。8 .什么是'半无限大”的物体？半无P艮大物体的非稳态导热存在正现阶段吗？答：所词“半大限大”物体足指平面一侧空间无限延长的物体：因为物体向纵深无限延伸.初胎温戈的影响怛久不会洒空,，所以半死限大物体的乖稳念导歌不存在正埋状况阶段。9 .冬天.72的铁与600C的木材拱上去的感觉一样吗，为什么？10 .本章的探讨都足对物性为浜数的情形作出的，对物性温度函数的情形,你认为怎样荻俗其m日电态导热的温度场？答：从分析解形式可见，物体的无纲过余温度是何文叶效（口）的负指致函数.即表示在机网尺寸及换然条件下，导温系数越大的物体到达指定温度所瓣的时间然短、这正说明导湿系数所代表的物观含义。习忠集总理效法分析3-6一初始湿度为I-的物体，被Jt于空温为I的田间中C物体表面的放射率为j,农而与空气间的换热系