传热学简答分析题总结.docx

简答题总结络论部分主要包括导热、对流换热、辐射换热的特点与热传递方式辨析。1、冬天，经过在白天太阳底下西过的梅祓，晚上起来到很温感，并且经过拍打以后，效果更加明显.试说明It由。答：棉被经过腺晒以后，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放传递方式主要是导热，由于空气的导热系数较小(20。1.01.325×IO5PaHt,空气导热系数为00259W(mK),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、夏季在健持20*C的室内工作，穿单衣到仔适，而冬季在保持221的室内工作时，却必需穿续衣才觉得毋适。试从传编的观点分郴t由。答：首先，冬季和夏季的最大区分是室外温度的不同。夏季室外温度比室内气温高，因此通过墙壁的热Gt传递方向是出室外传向室内。而冬季室外气温比室内低，通过墙壁的热脸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(22C)比夏季略高(20C),但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高许多。依据上题人体对冷感的感受主要是散热城的原理，在冬季做热盘大，因此要穿厚一些的绒衣。3、试分析室内修气片的微越过程，各环节有宾些热传递方式？以*气片管内走蒸水为例。答：有以下换热环节与热传递方式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）；由暖气片管道内壁至外壁，热传递方式为导热；由暧气片外壁至室内环境和空气，热传递方式？ft辐射换热和对流换热。4、冬季朗的夜晚，测得室外空，度t商于01,有人却发觉地面上结有一层傅冰，试说明绘由借不牙虚水表面的蒸发）。解:如图所示。假定地面温度为了T/太空温度为,ky,设过程已达稳态，空包与地面的表面传热系数为h,地球表面近似看成温度为TC的黑体，太空可看成温度为丁的,的黑体.则由热平衡:他Y）=fcF）,由于T>0C,而丁的VoC,因此，地球表面温度TC有可能低于Oe,即有可能结冰，导徐理论基磁与和袤导热部分I、一罐无内热K、平室稳态导熊的设度场如图所示。试说明它的导箫系«x是Bt湿度增加而增加，还是随冰度增加而小？q-gradt=”(x型=ConSt答:由傅立叶里叶定律，'公M(X)图中IdxI随X增加而减小，因而双6随2增加X而增加，而温度t随X增加而降低，所以导热系数人随温度增加而减小。2、如图所示的双层平垂中，导箱系It，A2为定值，假定过程为毒态,试分析图中三条度分布曲线所对应的和与的相对大小.答：由于过程是稳态的，因此在三种状况下，热流量中分别为常数，即:,.dt三"-W一constdx所以对情形YH故；同理，对情形:以制，飒=之对情形:露/I，3、在寒冷的北方地区,建府用碑采纳实心费还是多孔的空心转好蜂什么？答：在其他条件相同时，实心酸材料如红砖的导热系数约为O.5W（mK）（351C）,而多孔空心跌中充溢着不动的空气，空气在纯导热（即忽视自然对流）时，其导热系数很低，是很好的绝热材料。因而用多孔空心砖好。4、两种几柯尺寸完全相同的事百直勤，在完全相同的对流环境（即表面传热系数和流体疆皮均相同）下，沿助商方向温度分布曲线如图所示。请推断两种材料导i1.系数的大小和励效率的凹凸？答：对一维助片，导热系数越高时，沿肋高方向热阻越小，因而沿肋高方向的温度变更（着陆或上升）越小。因此曲线1对应的是导热系数大的材料.曲线2对应导热系数小的材料。而且，由肋效率的定义知，曲线1的肋效率高于曲线2。5、用套管度计相量容卷内的流体度，为了餐小测误差，套管材料选用铜还是不恻答：由于套管温度计的套管可以视为一维等截面直助，要减小测温误差（即使套管顶部温度尽量接近流体温度Q,应尽啾减小沿套管长度流向容器壁面的热破，即增大该方向的热阻。所以，从套管树料上说应采纳导热系数更小的不锈钢。6、工程中应用多孔性材料作保温碉,运用时应留意什么问题冲什么？答：应留意防潮。保温材料的个共同特点是它们常常呈多孔状，或者具方纤维结构，其中的热联传递是导热、对流换热、热辐射二种传热机理联合作用的综合过程。假如保温材料受潮，水分将替代孔隙中的空气，这样不仅水分的导热系数高于空气，而且对流换热强度大幅度增加，这样材料保温性能会急剧5降。7、A为变的一堆导热问题.某一无限大刊厚度为6,内、外表面温度分别为t.1、tw2,导热系数为A0(1.+bt)WmK,试确定平整内的温度分布和热流出I。设平球内无内箫窗.总碟卜OjIi=Q"if4(1+附生.C砧尸c1x+c3dx.2CI-三51+>"s)O2温度分布:z+fj)=(j+f"j-X】+；43+%)热流通量:1.令-C1.勺W+，“+%)q性有同学们可以依据dx的特点，依据题2的方法分析b>O和b<O对应图中哪一条曲线。本节基本概念主要包括：对物理问题进行分析，得出其数学描写（限制方程和定解条件）；定性画出物体内的温度分布；集总参数法的定性分析；时间常数概念的运用；一维井稳态导热分析解的探讨；对海斯勒图（诺谟图）的理解；乘积解在多维非稳态导热中的应用；半无限大物体的基本概念。1、由导熊微分方程可知，莽稳态导熊只与热扩散率有关，面与导编系数无关。你认为对吗？答：由于描述一个导热问题的完整数学描写不仅包括限制方程，还包括定解条件。所以虽然非稳态导热的限制方程只与热扩散率有关，但边界条件中却有可能包括导热系数（如其次或第三类边界条件）。因此上述观点不对。2、无内输源，常物性二维导热物体在某一瞬时的温度分布为£=2y,cosx0试说明该导效物体在x=0,y-1处的温度是Bt时间增加渐渐上升，还是渐渐降低。=fe+-（-2cosx+4cosx）答：由导热限制方程初八杰力人得：d'-J1.三2>0当X=OJ=I时，,故该点温度随时间增加而上升。3、两期度为30mm的无限大平板，初始温度为201,分期用铜和铜制成.平板两例表百的W度突倦上升到60t,试计算使两板中心超度均上升到561时两板所借时间之比。铜和铜的热扩散率分别为103X10'6m2a,12.9×10-6mas答：一维非稳态无限大平板内的温度分布方如下函数形式：尔.加小o.A.%）两块不同材料的无限大平板，均处于第类边界条件（即Bi->8）。由题意，两种材料达到同样工况时，Bi数和相同，要使温度分布相同，则只需FO数相等，因此：（尸”=（肛，即（W乩，而6在两种状况下相等，因此：2="=空=0.125"】。34、东北地区春季,马路路百常出现弹Jr,泥浆等“黎”病害试简要说明其修由。为什么南方地区不出现此病害住北地区的秋冬季节也不出现“翻黎”？答：此现象可以由半无限大物体（地面与地下）周期性IF稳态导热现象的温度波衰减与温度波时间延迟特征来说明。马路路面“弹簧”与“翻浆”病害产生的条件是：地面以下结冰，而地表面已解冻（表面水无法渗如地下）。东北地区春季地表面温度已高于OC,但由于温度波的时间延迟，地下仍低于OC,从而产生了马路路面“弹簧”与“翻浆”等病害。东北地区的秋冬季节，虽然地表面湍度已低于Oe,但由于温度波的时间延迟，地下仍高于0'C,从而不会产生“翻浆南方地区不出现此病害的缘由是，由于温度波衰减的特征，使得地卜.部分不会低于OC,当然不会出现此病告。一、基本标会主要包括对流换热影响因素；边界层理论与分析；理论分析法（对流换热微分方程组、边界层微分方程组）；动量与热量的类比；相像理论；外掠平板强制对流换热基本特点。1、由对的HMk分方程&八方2知，该式中没有出现流速，有人因此播出结论：表面传需系数h与流体速度场无关.试推斯这伸说法的正确性？答：这种说法不正确，因为在描述流淌的能量微分方程中，对流项含有流体速度，即要获得流体的温度场，必需先获得其速度场，“流淌与换热密不行分，因此表面传热系数必与流体速度场有关。2、在流体里度边界层中，何处温度睇度的肯定值大安什么？W人说对肯定表面传热温差的同种流体，可以用贴壁处温度梯度肯定值的大小来推斯表面传热系数h的大小，你认为对吗？答：在温度边界层中，贴壁处流体温度梯度的肯定值最大，因为壁面与流体间的热次交换都要通过贴壁处不动的薄流体层，因而这里换热最猛儿烈。由对流换热微分方程&*1砂2,对肯定表面传热温差的同种闾流体与均保持为常数，因而可用JX肯定值的大小来推断表面传热系数h的大小。3,简述边界层理论的基本论点。答：边界层厚度8g与壁的尺寸件H比是微小值；边界层内壁面速度梯度与温度梯度最大；边界层流淌状态分为层流与紊流,而紊流边界层内,紧贴壁面处仍将是层流,称为层流底层；流场可以划分为两个区：边界层区（粘滞力起作用）和主流区，温度同样场可以划分为两个区：边界层区（存在温差）和主流区（等温区域）；对流换热热网主要集中在热边界层区域的导热热阻。层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻°紊流边界层的热阻为层流底层的导热热阻。4、设引用边界层播拿来分析并说明流体的导编系数、粘度对对源螭过程的影响。答：依据对流换热热阻主要集中在热边界层区域的导热热阻。层流边界层的热阻为整个边界层的导热热阻。紊流边界层的热阻为层流底层的导热热阻“导热系数越大，将使边界层导热热阻越小，对流换热强度越大;粘度越大，边界层（层流边界层或紊流边界层的后流底层）厚度越大,将使边界层导热热阻越大，对流换热强度越小。&确定对流换输系数h有舞些方法？简述之。答：求解对流换热系数的途径有以下四种：(1)建立微分方程组并分析求解一应用边界层理论,采纳数量级分析方法简化方程组,从而求得精确解,得到了Re,Pr与NU等准则与其准则关系,表达了对流换热规律的基本形式。(2)建立积分方程组并分析求解_先假定边界层内的速度分布和温度分布然后解边界层的动俄和能量积分方程式求得流消、热边界层厚度,从而求得对流换热系数与其准则方程式。以上两法目前运用于层流问题。(3)依据热量传递和动量传递可以类比，建立类比律，借助于流淌摩擦阻力的试验数据，求得对流换热系数，此法较多用于紊流问题.(4)由相像理论指导试酷，确定换热准则方程式的详细形式，供应工程上常用准则方程式，求解准则关联式得到对流换热系数.仅为什么输传递和动传递过程具有类比性？答：假如用形式相同的无量纲方程和边界条件能够描述两种不同性质的物理现象，就称这两种现象是可类比的，或者可比拟的。把它们的有关变地定量地联系起来的关系式就是类比律。可以证明，沿平壁湍流时的动盘和能量微分方程就能够表示成如下形式：=4.y=%u-.r=-,P=与其中：1.1.tf-vu9%可7、有若干个同类物理现象,怎样才能说明其单值性条件相像。试设初用什么方法对以刻I物体表百温度恒定、表面箫流恒定的边界条件？答：所谓单值条件是指包含在准则中的各已知物理地，即影响过程特点的那些条件时间条件、物理条件、边界条件。所谓单值性条件相像,首先是时间条件相像（稳态过程不存在此条件）。然后,几何条件、边界条件与物理条件要分别成比例。采纳饱和蒸汽（或饱和液体）加热（或冷却）可实现物体表面温度恒定的边界条件，而采纳电加热可实现表面热流量恒定的边界条件.8、管内紊流受迫对流换蒸时，NU数与Rea和Pr数有关。试以电加焦方式加糠管内水的受迫对流为例，说明如何应用相像理论设计试酸，并借略绘制出其试验系筑图。答：模型的选取依据推断相像的条件，首先应保证是同类现象，包括单值性条件相像；其次是保证同名已定准则