传热学复习资料5套
一、选择题
1、下列哪几种传热过程不需要有物体的宏观运动（A）A导热
2、在稳态传热过程中，传热温差一定，如果希望系统传热量增大，则不能采用下列哪种手段（A）A增大系统热阻 B 增大传热面积C增大传热系数 D增大对流传热系数
3、温度梯度表示温度场内的某一点等温圈上什么方向的温度变化率（B）法线方向
4、下述哪一点不是热力设备与冷冻设备加保温材料的目的。(D) A 防止热量或冷量的消失B提高热负荷 C防止烫伤D保持流体温度
5、流体纯自然对流传热的准则方程可写为（B）B Nu=f(Gr,Pr)
6、流体掠过平板对流传热时，在下列边界层各区中，温度降主要发生在哪个区（C）
C 层流底层
7、由炉膛火焰向木冷壁传热的主要方式（A）A 热辐射
8、将保温瓶的双层玻璃中间抽成真空，其目的是（D）D减少导热与对流传热
9、下述几种方法中，强化传热的方法是哪一种（C）C加肋片
10、若冷热流体的温度给定，传热器热流体侧结垢后传热壁面的温度将如何改变（B）B减少
11、热量传递的三种基本方式（A）A导热、热对流、辐射
12、无量纲组合用于对于换热时称为（C）准则 C Nu
13、对流换热与以（B）作为基本计算式 B 牛顿冷却公式
14、下述几种方法中，强化传热的方法是（C） C增大流速
15、当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在（B）时最有效 B换热系数较小一侧
16、下列各参数中，属于物性参数的是（D）导温系数
17、某热力管道采用两种导热系数不同的保温材料进行保温，为了达到较好的保温效果，应将（B）材料放在内层 B导热系数较小的
18、物体能够发射热辐射的基本条件是（A）A温度大于0K
19、下述哪种气体可以看作热辐射透明体（B）反射比=1 B 空气
20、灰体的吸收比与投射辐射的波长分布（A）A无关
21、在稳态导热中，决定物体内温度分布的是（B）B导热系数
22、下列哪个准则数反应了流体物性对对流换热的影响（C） C普朗特数
23、在稳态导热中，决定物体内温度分布的是（B） B导热系数
24、单位面积的导热热阻单位为(B) B K/W
25、绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数（C）自然对流 C 大于
26、对流换热系数为100W/(㎡·K)，温度为20℃的空气流经50℃的壁面，其对流换热的热流密度为（D）D 3000W/㎡q=h(t2-t1)
27、流体分别在较长的粗管和细管内作强制紊流对流换热。如果流速等条件相同，则（C）C细管内的对流换热系数大
28、在相同的进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差的关系为（A）A逆流大于顺流
29、单位时间内离开单位表面积的总辐射能为该表面的（A）A有效辐射
30、（D）是在相同温度条件下辐射能力最强的物体。D黑体
31、削弱辐射换热的有效方法是加遮热板，而遮热板表面黑度应（B）B小一点好
32、对于过热器中：高温热气→外壁→内壁→过热的传热过程次序为（A）A复合换热、导热、对流换热
33、温度对辐射换热的影响（B）对对流换热的影响 B大于
34、对流换热系数为1000W/(㎡·K)，温度为77℃的水流经27℃的壁面，其对流换热热流密度为（D）D50000W/㎡
35、 流体流过管内进行对流换热时，当l/d （ C ）时，要进行入口效应的修正。C <50
36、 炉墙内壁到外壁的热传递过程为（D ）D 导热
37、 下列哪个定律可用来计算黑体光谱辐射力（D ）D 普朗特数
38、 雷诺准则反映了（B ）的对比关系 B 惯性和粘性力
39、 下列何种材料表面的法向黑度为最大？（C ）A 磨光的银B 无光泽的黄铜C 各种颜色的
油漆D 粗糙的铅
40、 在热平衡的条件下，任何物体对黑体辐射的吸收率（C ）同温度下该物体的黑度 C 恒等于
41、 五种具有实际意义的换热过程为：导热、对流换热、复合换热、传热过程和（A ） A 辐射换热
42、 已知一顺流布置换热器的热流体进出口温度分别为 300℃和 150℃,冷流体进出口温
度分别为 50℃和 100℃,则其对数平均温差约为（B ） B 120℃
43、 有一个由四个平面组成的四边形长通道，其内表面分别以1、2、3、4表示，已知角系
数X1.2=0.4，X1.4=0.25，则X1.3为（D ）D 0.35
44、 一金属块的表面黑度为0.4，温度为227℃，它的辐射力是（A ）；若表面氧化后，黑
度变为0.9，其辐射力将（A ） A1417.5W/㎡，增大
二、填空题
1、热量传递的三种基本方式_热传导_、_热对流_、_热辐射_。
2、已知平壁厚0.02m ，热阻为0.02㎡·K/W ，其导热系数为__1W/(m ·K)__。
3、__导热微分方程__及其单值性条件可以完整地描述一个具体的导热问题。
4、影响自然对流传热系数的主要因素有：_流动起因_、_流动速度_、_流动有无相变_、 _
壁面的几何形状_、_大小和位置_、_流体的热物理性质_。
5、速度边界层是指_在流场中壁面附近流速发生急剧变化的薄层_。
6、在蒸汽的凝结过程中，_珠状_凝结传热系数大于_膜状_凝结。
7、大容器沸腾曲线分为_自然对流_、_核态沸腾_、_过度沸腾_、_膜态沸腾_四个区段。
8、基尔霍夫定律表明，善于辐射的物体也善于_吸收_，在同温度下，黑体具有_最大_的辐
射力，实际物体的吸收率永远_小于_1。
9、普朗克定律揭示了黑体光辐射力按_波长_变化的分布规律。
10、传热过程是指_热量从高温流体通过壁面传向低温流体的总过程_。
11、在一台顺流式的换热器中，已知热流体的进出口温度分别为180℃和100℃，冷流体的
进出口温度分别为40℃和80℃，则平均对数温差为_61.7℃_。
12、已知一灰体表面的温度为127℃，黑度为0.5，则其辐射力为_725.76W/㎡or726W/㎡_。
13、为了达到降低温度的目的，肋片应该装在_冷流体_一侧。
14、灰体就是吸收率与_波长或“λ”复合_无关的物体。
15、冬季室内暖气壁面与附近空气之间的换热属于_复合_换热。
16、传热系数的物理意义是指_冷热流体_间温度差为1时的传热热流密度。
17、黑度是表明物体_辐射_能力强弱的一个物理量。
18、肋壁总效率为_肋壁实际散热量肋壁_与肋壁侧温度均为肋基温度时的理想散热量之比。
19、在一个传热过程中，当壁面两侧换热热阻相差较多时，增大换热热阻_较大_一侧的换热
系数对于提高传热系数最有效。
20、圆管的临界绝缘直径d 的计算公式_h d c
/2λ=_，它表示当保温材料外径为dc 时，
该保温材料的散热量达到_最大值_。
21、导热系数的单位是_W/(m ·k)_，对流传热系数的单位_W/(㎡·k)_， 传热系数的
单位_W/(㎡·k)_。
22、一大平壁传热过程的传热系数为100W/(㎡·k)，热流体侧的传热系数为200W/(㎡·k)，
冷流体侧的传热系数250W/(㎡·k)，平壁的厚度为5mm ，则该平壁的导热系数为_5W/(m ·k)_。
导热热阻为_0.001(㎡·k)/W _。
23、温度边界层越_厚_对流传热系数越小，强化传热因使温度边界层越_薄_。
24、大容器饱和沸腾曲线分为_自然对流_、_核态沸腾_、_过度沸腾_、_膜态沸腾_四个区段。
其中_核态沸腾_具有温差小，热流大的传热特点。
25、太阳与地球间的热量传递属于_辐射_传热方式。
26、一个由两个表面所构成的封闭系统中，若已知A1=0.5A2，X1，2=0.6，则X2,1=_0.3_。
27、在一维稳态传热过程中，每个传热环节的热阻分别为0.01K/W ，0.35K/W 和0.0091K/W ，
在热阻为_0.35K/W _的传热环节上采取强化传热措施效果最好。
28、某燃煤电站过热器中，烟气向管壁传热的辐射传热系数为20W/(㎡·k)，对流传热系数
为40W/(㎡·k)，其复合传热系数为_60W/(㎡·k)_。
29、换热器传热计算的两种方法是_平均温差法_和_效能-传热单元数法_。
30、同一温度下，黑体的辐射能力_最大_，吸收能力_最大_。
31、可以采用集中参数法的物体，其内部的温度变化与坐标_无关_。
32、导热系数是物性参数，它取决于_物质的种类和热力状态_。
33、按照导热机理，水的气、液、固三种状态中_气态_状态下的导热系数最小。
34、热扩散率)(/p C ρλα=是表征_物体传递温度变化的能力_的物理量。
35、灰体是指_光谱吸收比与波长无关的物体_。PS ：即)(λα为常数。
36、格拉晓夫准则的物理意义_表示浮升力与粘性力的相对大小_，表达式Gr=23
γαtl g ?。 （公
式是l 的三次方和r 的平方）
37、热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了_减小对流换热_。
38、雪对可见光吸收能力比对红外线的吸收能力_低_。
39、第一类边界条件是_给定物体边界上任何时刻的温度分布_。
40、初始条件是指_如以某一时刻作为时间的起算点，在该时刻导热物体内的温度分布_。
41、温度边界层越_厚_，对流传热系数越小，强化传热应使温度边界层越_薄_。
42、流体横掠管束时，一般情况下，_叉排_布置的平均对流传热系数要比_顺排_布置时高。
43、黑体是指_吸收比为1_的物体，白体是指_反射比为1_的物体，透明体是指_透射比为
1_的物体。灰体是指_光谱吸收比与波长无关_的物体。
44、物体的光谱辐射力与同温度下_黑体的光谱辐射力_之比，称为物体的光谱发射率。
45、凝结有珠状凝结和膜状凝结两种形式，其中_珠状凝结_比_膜状凝结_换热有较大的换热
强度，工程上常用的是_膜状凝结_。
46、肋化系数是指_加肋后的总换热面积_与_未加肋时的换热面积_之比。
47、一传热过程的温压为20℃，热流量为1KW ，则其热阻为_0.02K/W
48、气体辐射具有2个特点：①_对波长有选择性_；②_在整个容积中进行_。
三、简答题
1、由对流换热微分方程0=???? ?????-=y y t t h x x λ 知，该式中没有出现流速，有人
因此得出结论：表面传热系数h 与流体速度场无关。试判断这种说法的正确性。
答：这种说法不正确，因为在秒速流动的能量微分方程中，对流项含有流体速度，即要获得
流体的温度场，必须先获得其速度场，“流动与换热密不可分”，因此表面传热系数必与流
体速度场有关。
2、在地球表面某实验室内设计的自然对流换热实验，到太空是否仍然有效？为什么？
答：该实验室到太空中无法得到地面上的实验结果。因为自然对流是由流体内部的温差从而
引起密度差并在重力的作用下引起的。在太空中试验装置处于失重状态，因而无法形成自然
对流，所以无法得到预期的实验结果。
3、在对流温度差大小相同的条件下，在夏季和冬季，屋顶天花板内表面的对流换热系数是
否相同？为什么？
答：在夏季和冬季两种情况下，虽然它们的对流换热温差相同，但屋顶天花板内表面的对流
换热系数却不一定相等。原因：在夏季tf ＜tw ，在冬季tf ＞tw ，即在夏季，温度较高的水
平壁面在上，温度较低的空气在下(即热面朝下)，自然对流不易产生，因此换热系数较低。
反之，在冬季，温度较低的水平壁面在上，而温度较高的空气在下(即冷面朝下)，自然对流
运动较强烈，因此换热系数较高。
4、两滴完全相同的水滴在大气压下分别滴在表面温度为120℃和400℃的铁板上，试问滴在
哪块板上的水滴先被烧干？为什么？
答：在大气压下发生沸腾换热时，上述两水滴的过热度分别为f w t t t -=?=20℃和?t=300℃，
由于大容器饱和沸腾曲线，前者表面发生的是核态沸腾，后者发生膜态沸腾。虽然前者传热
温差小，但其表面传热系数大，从而表面热流反而大于后者，所以水滴滴在120℃的铁板上
先被烧干。
5、简述物性参数导热系数和粘度对表面传热系数的影响。
答：①导热系数大，则流体内部、流体与壁面间的导热热阻小，表面传热系数就大。
②粘度大，流速就低，表面传热系数就小。
6、试比较强迫对流横掠管束传热中管束叉排与顺排的优缺点。
答：强迫对流横掠管束换热中，管束叉排与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动，流体扰动剧烈，对流换热系数较
大，同时流动阻力也较大；(2)顺排管束中流体在较为平直的通道中流动，扰动较弱，对流
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排管束容易清洗。
7、试用传热原理说明冬天可以用玻璃温室种植热带植物的原理。
答：（提示：可以从可见光、红外线的特性和玻璃的透射比来加以阐述。
①玻璃在日光(短波辐射)下是一种透明体，透过率在90％以上，使绝大部分阳光可以透过
玻璃将温室内物体和空气升温。
②室内物体所发出的辐射是一种长波辐射——红外线，对于长波辐射玻璃的透过串接近于
零，几乎是不透明(透热)的。
因此，室内物体升温后所发出的热辐射被玻璃挡在室内不能穿过。玻璃的这种辐射特性，使
室内温度不断升高。）
8、北方深秋季节的清晨，树叶叶面经常结霜。试问树叶上、下面的哪一面结霜？为什么？答：霜会结在树叶的上表面。因为清晨，上表面朝向太空，下表面朝向地面。而太空表回的温度低于摄氏零度，而地球表面温度一般在零度以上。由于相对树叶下表面来说，其上表面需要向太空辐射更多的能量，所以树叶下表面温度较高，而上表面温度较低且可能低于零度，因而容易结霜。
9、简述非稳态导热的基本特点。
答：①随着导热过程的进行，导热体内温度不断变化，好像温度会从物体的一部分逐渐向另一部分转播一样，习惯上称为导温现象，这在稳态导热中是不存在的。
②非稳态导热过程中导热体自身参与吸热（或放热），即导热体有储热现象，所以即使对通过平壁的非稳态导热来说，在与热流方向相垂直的不同截面上的热流量也是处处相等的，而在一维稳态导热过程中通过各层的热流量是相等的。
③非稳态导热过程中的温度梯度及两侧壁温差远大于稳态导热。
10、请分析遮热板的原理及其在削弱辐射换热中的作用。
答：“(1)在辐射换热表面之间插入金属(或固体)薄板称为遮热板(2)其原理是遮热板的存在增大了系统中的辐射换热热阻使辐射过程的总热阻增大系统黑度减少使辐射换热量减少(3)遮热板对于削弱辐射换热具有显著作用如在两个平行辐射表面之间插入一块同黑度的遮热板可使辐射换热量减少为原来的1/2若采用黑度较小的遮热板则效果更为显著。
11、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?
答：1对应于总热阻为极小值时的隔热层外径称为临界热绝缘直径2平壁外敷设保温材料一定能起到保温的作用因为增加了一项导热热阻从而增大了总热阻达到削弱传热的目的3圆筒壁外敷设保温材料不一定能起到保温的作用虽然增加了一项热阻但外壁的换热热阻随之减小所以总热阻有可能减小也有可能增大。
12、为什么高温过热器一般采用顺流式和逆流式混合布置的方式？
答： 1
即采用逆流方式，有利于设备的经济运行。 2 缺点，其热流体和冷流体的最高温度集中在换热器的同一端，使得该处的壁温较高，即这一端金属材料要承受的温度高于顺流型换热器，不利于设备的安全运行。 3
式和逆流式混合布置的方式，即在烟温较高区域采用顺流布置，在烟温较低区域采用逆流布置。
13、有人说，在电子器件的多种冷却方式中自然对流是一种最可靠（最安全）、最经济、无污染（噪音也是一种污染）的冷却方式试对这一说法作出评价并说明这种冷却方式有什么不足之处有什么方法可作一定程度的弥补？
答：电流通过电子器件时会产生焦耳热，导致温度上升，于是产生了周围空气自然对流的动力。这种冷却方式无需外加动力，亦无噪声，而且一旦停电，电子器件也就不工作了，因而也就不存在冷却问题，因而说它是最可靠最经济无噪声污染的冷却方式是合适的。自然对流冷却方式的最大不足是其换热强度低，一种弥补的方法是采用扩展表面即在热表面上加装垂直放置的肋片以增加散热面积。
14、有一台钢管换热器,热水在管内流动,空气在管束间作多次折流横向冲刷管束以冷却管内
热水。有人提出,为提高冷却效果,采用管外加装肋片并将钢管换成铜管。请你评价这一方案
的合理性。
答：该换热器管内为水的对流换热，管外为空气的对流换热，主要热阻在管外空气侧，因
而在管外加装肋片可强化传热，注意到钢的导热系数虽然小于铜的，但该换热器中管壁导热
热阻不是传热过程的主要热阻，因而无需将钢管换成铜管。
15、蒸气与温度低于饱和温度的壁面接触时，有哪两种不同的凝结形式？产生不同凝
结形式的原因是什么？
答：当凝结液体能很好地润湿壁面时，在壁面上将铺展一层液膜，这种凝结方式
称为膜状凝结。当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面上形成一个
个液珠，且不断发展长大，并沿壁面滚下，壁面将重复产生液珠、成长、滚落过
程，这种凝结形式称为珠状凝结。
16、有人说：“常温下呈红色的物体表示该物体在常温下红色光的光谱发射率较其它
单色光（黄、绿、蓝等）的光谱发射率高”。你认为这种说法正确吗？为什么？
答：不正确。因为常温下物体呈现的颜色是由于物体对可见光中某种单色光的反射造成的。
红色物体正是由于物体对可见光中的黄、绿、蓝等色光的吸收比较大，反射比较小，而对
红光的吸收比较小，反射比较大所致。根据基尔霍夫定律，λλε=a ，可见红光的光谱发射
率较其他单色光的光谱发射率低而不是高.。
17、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)。
答：
假定地面温度为了Te ，太空温度为Tsky ，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Tc 的黑体，太空可看成温度为Tsky 的黑体。则由热平衡：
)()(44sky e b e a T T T T h -=-/ σ，由于Ta ＞0℃，而Tsky ＜0℃，因此，地球表面温度Te 有可能
低于0℃，即有可能结冰。（后面两个T 是4次方）
18、绘图说明气体掠过平板时的流动边界层和热边界层的形成和发展。
答：当温度为tf 的流体以u ∞速度流入平板前缘时，边界层的厚度δ=δt=0，沿着X 方向，
随着X 的增加，由于壁面粘滞力影响逐渐向流体内部传递，边界层厚度逐渐增加，在达到
Xc 距离(临界长度Xc 由Rec 来确定)之前，边界层中流体的流动为层流，称为层流边界层，
在层流边界层截面上的流速分布，温度分布近似一条抛物线，如图所示。在Xc 之后，随着
边界层厚度δ的增加，边界层流动转为紊流称为紊流边界层，即使在紊流边界层中，紧贴着
壁面的薄层流体，由于粘滞力大，流动仍维持层流状态，此极薄层为层流底层δt ，在紊流
边界层截面上的速度分布和温度分布在层流底层部分较陡斜，近于直线，而底层以外区域变
化趋于平缓。
19、太阳能集热器吸热表面选用具有什么性质的材料为宜？为什么？
答：太阳能集热器是用来吸收太阳辐射能的，因而其表面应能最大限度地吸收投射来的太阳辐射能，同时又保证得到的热量尽少地散失，即表面尽可能少的向外辐射能，但太阳辐射是高温辐射，辐射能量主要集中于短波光谱(如可见光)，集热器本身是低温辐射，辐射能量主要集中于长波光谱范围(如红外线)，所以集热器表面应选择具备对短波吸收率很高，而对长波发射(吸收)率极低这样性质的材料。
20、热水在两根相同的管内以相同流速流动,管外分别采用空气和水进行冷却。经过一段时间后,两管内产生相同厚度的水垢。试问水垢的产生对采用空冷还是水冷的管道的传热系数影响较大?为什么?
答：采用水冷时，管道内外均为换热较强的水，两侧流体的换热热阻较小，因而水垢的产生在总热阻中所占的比例较大。而空气冷却时，气侧热组较大，这时，水垢的产生对总热阻影响不大。故水垢产生对采用水冷的管道的传热系数影响较大。
四、计算题。
1、一双层玻璃窗，宽11m，高12m，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/(m2·K)，室外空气温度为10°，表面传热系数为15W/(m2·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。
答：
2 单层玻璃窗情形:
显然, 2.6倍。因此,北方的冬天常常采用双层玻璃窗,使室内保温。
2、水以1.2m/s的平均流速流过内径为20mm的长直管。(1)管子壁温为75℃水从20℃加热到70℃(2)管子壁温为15℃水从70℃冷却到20℃。试计算两种情形下的表面传热系数并讨论造成差别的原因？
答：
因为加热，近壁处温度高，流体粘度减小，对传热有强化作用，冷却时，近壁处温度低，流体粘度增加，对传热有减弱作用。
3、已知太阳可视为温度Ts=5800K的黑体，某选择性表面的光谱吸收比随波长A变化的特性如下图所示，当太阳的投入辐射Gs=800W/m2时，试计算该表面对太阳辐射的总吸收比及单位面积上所吸收的太阳能量。
答：
4、有一内腔为0.2m×0.2m×0.2m的正方形炉子，被置于室温为27℃的大房间中。炉底电加热，底面温度为427℃，ε=0.8，炉子顶部开口，内腔四周及炉子底面以下均敷设绝热材料。试确定在不计对流换热的情况下，为保持炉子恒定的底面温度所需供给的电功率。炉底对炉侧墙的角系数等于0.8。
答
5、两块平行放置的平板 1 和 2 ，相关尺寸如图示。已知： t 1 =177 ℃、 t 2 =27 ℃、ε 1 =0.8 、ε 2 =0.4 、 X 1 ， 2 ＝ 0.2 。试用网络法求：
①两平板之间的辐射换热量；
②若两平板均为黑体表面，辐射换热量又等于多少？
①
=1105.65W
②若两表面为黑体表面，则
=1492.63W
6、在一根外径为100mm的热力管道外拟包覆两层绝热材料，一种材料的导热系数为0.06W/(m·k)，另一种为0.12W/(m·k)，两种材料的厚度都取为75mm，试比较把导热系数小的材料紧贴管壁，及把导热系数大的材料紧贴管壁这两种方法对保温效果的影响，这种影响影响对于平壁的情形是否存在？假设在两种做法中，绝热层内外表面的总温差保持不变。
7、
8、
一蒸汽冷凝器，内侧为ts=110℃的干饱和蒸汽，汽化潜热r=2230，外侧为冷却水，进出口水温分别为30℃和80℃，已知内外侧换热系数分别为104，及3000，该冷凝器面积A=2m2，现为了强化传热在外侧加肋，肋壁面积为原面积的4倍，肋壁总效率η=0.9，若忽略冷凝器本身导热热阻，求单位时间冷凝蒸汽量。
9、
解：（1）直角坐标中常物性、有内热源的一维稳态导热微分方程式为
10、
11、一根直径为3mm的铜导线，每米长的电阻为2.22×10-3Ω。导线外包有1mm、导热系数0.15w/m.k的绝缘层。限定绝缘层的最高温度为65℃，最低温度0℃，试确定这种条件下导线中允许通过的最大电流。
解：最大允许通过电流发生在绝缘层表面温度为65℃，最低温度0℃的情形。此时每米导线的导热量：
12、一直径为0.8m的薄壁球形液氧贮存容器，被另一个直径为1.2m的同心薄壁容器所包围。两容器表面为不透明漫灰表面发射率均为0.05，两容器表面之间是真空的，如果外表面的温度为300K95K，试求由于蒸发使液氧损失的质量流量。液氧的蒸发潜热为2.13×10`5J/kg 。
13、一内径为300mm 、厚为10mm 的钢管表面包上一层厚为 20mm 的保温材料，钢材料及保温材料的导热系数分别为48W/(m·K)和0.1W/(m·K)，钢管内壁及保温层外壁温度分别为220 ℃及 40 ℃，管长为 10m 。试求该管壁的散热量。
14、
15、已知一表面的光谱吸收比与波长关系如附图所示，在某一瞬间，测得表面温度为1000K。投入辐射Gλ按波长分布的情形示于附图b。试：
（1）计算单位表面积所吸收的辐射能；（2）计算该表面的发射率及辐射力；
（3）确定在此条件下物体表面的温度随时间如何变化，设物体无内热源，没有其他形式的热量传递。
解：
16、一台逆流套管式换热器在下列条件下运行，传热系数保持不变，冷流体质流量0.125kg/s，定压比热为4200J/kg﹒K，入口温度40℃，出口温度95℃。热流体质流量0.125kg/s，定压比热为2100J/kg﹒K，入口温度210℃，若冷、热流体侧的表面对流传热系数及污垢热阻分别为2000W/m2﹒K、0.0004m2﹒K /W、120W/m2﹒K、0.0001m2﹒K /W，且可忽略管壁的导热热阻，试确定该套管式换热器的换热面积。
解：
17、一烘箱的箱门由两种保温材料A及B做成，且δA=2δB已知λA=0.1W/(mK),λB=0.06W/(mK),烘箱内空气温度tf1=400℃，内壁面总表面传热系数h1=50W/(m2·K)，为安全起见希望烘箱门的外表面温度不得高于50，设可把烘门导热作为一维问题处理，试决定所需保温材料的厚度，环境温度tf2=25℃，外表面总传热系数h2=9.5W(m2·K)。
答：
18、一台缩小成为实物1/8的模型中，用20℃的空气来模拟实物中平均温度为200℃空气的加热过程。实物中空气的平均流速为6.03m/s，问模型中的流速应为多少？若模型中的平均表面传热系数为195W/(m 2·K)，求相应实物中的值。在这一实物中，模型与实物中流体的Pr数并不严格相等，你认为这样的模化试验有无实用价值？
解：根据相似理论，模型与实物中的Re应相等
19、有一圆柱体，如图2所示，表面1温度T1=550K，发射率ε1=0.8，表面2温度 T2=275K，
发射率ε2=0.4，圆柱面3为绝热表面，角系数X3,1=0.308。求：⑴表面1的净辐射损失；
⑵绝热面3的温度。
解：
20、一内径为75mm 、壁厚2.5mm 的热水管，管壁材料的导热系数为60W/(m·K)，管内热水温度为90℃，管外空气温度为20℃。管内外的换热系数分别为500W/(m2·K)和35W/(m2·K)。试求该热水管单位长度的散热量。
传热学试卷(1)答案
2007传热学试卷（1）标准答案 一.填空题：（共20分）[评分标准：每个空格1分] 1．表征材料导热能力的物理量是____导热系数_____。 2．努谢尔特准则的表达式是___hL/λ___。式中各符号的意义是 _λ为导热系数_、__L 特征尺寸__、__h 为对流换热系数__。 3．凝结换热有__膜状凝结__和__珠状凝结__两种换热方式，其中_珠状凝结_的换热效果好。 4．饱和沸腾曲线有四个换热规律不同的区域，分别指_自然对流__、核态沸腾__、__过渡沸腾__、__稳定膜态沸腾_。 5．管外凝结换热，长管竖放比横放的换热系数要____小__。是因为 ___膜层较厚___的影响。 6．决定物体导热不稳定状况下的反应速率的物理量是_导温系数_。 7．定向辐射强度与方向无关的规律，称___兰贝特定律___。 8．换热器热计算的两种基本方法是__平均温压法__和__传热单元数法__。 汽化核心数受_壁面材料_和__表面状况、压力、物性__的支配。 二．问答及推倒题：（共50分） 1.名词解释（10分）[评分标准：每小题2分] ①角系数：把表面1发出的辐射能落到表面2上的百分数，称为表面1对表面2的角系数。 ②肋效率：基温度下的理想散热量 假设整个肋表面处于肋肋壁的实际散热量 =f η ③灰体：物体的单色吸收率与投入辐射的波长无关的物体。 ④Bi 准则：Bi=hL/λ=固体内部的导热热阻与外部的对流换热热阻之比。 ⑤定性温度：在准则方程式中用于确定物性参数的温度。 2．设一平板厚为δ，其两侧表面分别维持在温度t 1及t 2，在此温度范围内平板的局部导热系数可以用直线关系式λ=λ0（1+bt ）来表示，试导出计算平板中某处当地热流密度的表达式，并对b ＞0、b ＝0及b ＜0的三种情况画出平板中温度分布的示意曲线。（10分） 解：应用傅里叶定律：dx dt bt dx dt q )1(0+-=-=λλ ——————2分 分离变量：dt bt qdx )1(0+-=λ
高等传热学作业
1-4、试写出各向异性介质在球坐标系)(?θ、、r 中的非稳态导热方程，已知坐标为导热系数主轴。 解：球坐标微元控制体如图所示： 热流密度矢量和傅里叶定律通用表达式为： →→→??+??+??-=?-=k T r k j T r k i r T k T k q r ? θθ?θsin 11' ' （1-1） 根据能量守恒：st out g in E E E E ? ???=-+ ?θθρ?θθ??θθ?θd drd r t T c d drd r q d q d q dr r q p r sin sin 2 2??=+??-??-??-? （1-2） 导热速率可根据傅里叶定律计算： ?θθd r rd t T k q r r sin ???-= ?θθθθd r dr T r k q sin ???-= （1-3） θ? θ? ?rd dr T r k q ???- =sin 将上述式子代入（1-4-3）可得到 ) 51(sin sin )sin ()sin (sin )(222-??=+??????+??????+?????????θθρ?θθ?θ?θ??θθθθ?θθ?θd drd r t T c d drd r q d rd dr T r k rd d dr T r k d d dr r T r k r p r 对于各向异性材料，化简整理后可得到： t T c q T r k T r k r T r r r k p r ??=+??+????+?????ρ?θθθθθ?θ2 222222sin )(sin sin )( （1-6）
2-3、一长方柱体的上下表面(x=0，x=δ)的温度分别保持为1t 和2t ，两侧面(L y ±=)向温度为1t 的周围介质散热，表面传热系数为h 。试用分离变量法求解长方柱体中的稳态温度场。 解：根据题意画出示意图： （1）设f f f t t t t t t -=-=-=2211,,θθθ，根据题意写出下列方程组 ????? ??? ?? ?=+??==??======??+??00 000212222θθ λθθθδθθθ θh y L y y y x x y x （2-1） 解上述方程可以把θ分解成两部分I θ和∏θ两部分分别求解，然后运用叠加原理∏+=θθθI 得出最终温度场，一下为分解的I θ和∏θ两部分：
高等传热学知识重点(含答案)2019
高等传热学知识重点 1.什么是粒子的平均自由程，Knusen数的表达式和物理意义。 Knusen数的表达式和物理意义：（Λ即为λ，L为特征长度） 2.固体中的微观热载流子的种类，以及对金属/绝缘体材料中热流的贡献。 3.分子、声子和电子分别满足怎样的统计分布律，分别写出其分布函数的表达式 分子的统计分布：Maxwell-Boltzmann（麦克斯韦-玻尔兹曼）分布： 电子的统计分布：Fermi-Dirac（费米-狄拉克）分布： 声子的统计分布：Bose-Eisentein（波色-爱因斯坦）分布； 高温下，FD,BE均化为MB；
4.什么是光学声子和声学声子，其波矢或频谱分布各有特性？ 答：声子：晶格振动能量的量子化描述，是准粒子，有能量，无质量； 光学声子：与光子相互振动，发生散射，故称光学声子； 声学声子：类似机械波传动，故称声学声子； 5.影响声子和电子导热的散射效应有哪些？ 答：影响声子（和电子）导热的散射效应有（热阻形成的主要原因）： ①界面散射：由于不同材料的声子色散关系不一样，即使是完全结合的界面也是有热阻的； ②缺陷散射：除了晶格缺陷，最典型的是不纯物掺杂颗粒的散热，散射位相函数一般为Rayleigh散 射、Mie散射，这与光子非常相似； ③声子自身散射：声子本质上是晶格振动波，因此在传播过程中会与原子相互作用，会产生散射、 吸收和变频作用。
6.简述声子态密度（Density of State）及其物理意义,德拜模型和爱因斯坦模型的区别。答：声子态密度（DOS）[phonon.s/m3.rad]：声子在单位频率间隔内的状态数（振动模式数）Debye（德拜）模型： Einstein（爱因斯坦）模型： 7.分子动力学理论中，L-J势能函数的表达式及其意义。 答：Lennard-Jones 势能函数（兰纳-琼斯势能函数）,只适用于惰性气体、简单分子晶体，是一种合理的近似公式；式中第一项可认为是对应于两体在近距离时以互相排斥为主的作用，第二项对应两体在远距离以互相吸引（例如通过范德瓦耳斯力）为主的作用，而此六次方项也的确可以使用以电子-原子核的电偶极矩摄动展开得到。
高等传热学讲义
第2章边界层方程 第一节Prandtl 边界层方程一.边界层简化的基本依据 外：粘性和换热可忽略 )(t δδ , l l t <<<<δδ或内：粘性和换热存在 )(t δδ特征尺寸 —l
二.普朗特边界层方程 常数性流体纵掠平板，层流的曲壁同样适用)。 δ v l u ∞∞ ∞u l v v l u δδ~~，可见，0=??+??y v x u )()((x x R δ>>曲率半径y x u v ∞ ∞T u ,w T ∞ ∞T u ,δ l
)(122 22 y u x u x p y u v x u u ??+??+??-=??+??νρδ δ ∞ ∞ u u l l u u ∞∞ 2 l u ∞ν2 δ ν ∞ u ) (2 l u ∞ 除以无因次化11 Re 12 ) )(Re 1 (δ l
因边界层那粘性项与惯性项均不能忽略，故 项可忽略，且说明只有Re>>1时，上述简化才适用。)(12 2 22y v x v y p y v v x v u ??+??+??-=??+??νρ1~))(Re 1(2 δ l l δ ；可见22 22 x u y u ??>>??δδ 1 ) (2 ∞u l l u l u /)(∞∞δ 2 /)(l u l ∞δ ν2 /)(δδ ν∞u l ： 除以l u 2 ∞ )(Re 1l δ))(Re 1(δ l l δ
可见，各项均比u 方程对应项小得多可简化为 于是u 方程压力梯度项可写为。 )(2 2 22y T x T a y T v x T u ??+??=??+??,0=??y p dx dp ρ1-),(l δ 乘了δθδ w u l )(∞l u w θ∞2 l a w θ除以： l u w θ∞Pe /12 )(/1δ l Pe 12δ θw a 1 ) (∞-=T T w w θPr) Re (?====∞∞贝克列数—导热量对流热量w w p l k u c a l u Pe θθρ
传热学总复习试题及答案【第五版】【精】【_必备】
总复习题 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 . 物体各部分之间不发生相对位移，仅依靠物体内分子原子和自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递成为热传导简称导热 ?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 . 由于流体的宏观运动而引起的流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互渗混所导致的热量传递过程 ?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 ------. 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成为热辐射 ?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 ----.
传热学作业
沈阳航空航天大学 预测燃气涡轮燃烧室出口温度场 沈阳航空航天大学 2013年6月28日
计算传热学 图1模型结构和尺寸图 1.传热过程简述 计算任务是用计算流体力学/计算传热学软件Fluent求解通有烟气的法兰弯管包括管内烟气流体和管壁固体在内的温度分布，其中管壁分别采用薄壁和实体壁两种方法处理。在进行分析时要同时考虑导热、对流、辐射三种传热方式。 (1) 直角弯管内外壁面间的热传导。注意：如果壁面按薄壁处理时，则不用考虑此项，因为此时管壁厚度忽略不计，内壁和外壁温度相差几乎为零。 (2) 管道外壁面与外界环境发生的自然对流换热。由于流体浮生力与粘性力对自然对流的影响，横管与竖管对流换热系数略有不同的。计算公式也不一样。同时，管道内壁面同烟气发生的强制对流换热。 (3) 管道外壁和大空间（环境）发生辐射换热 通过烟气温度和流量，我们可以推断出管道内烟气为湍流流动。这在随后的模
沈阳航空航天大学 拟计算中可以得到证实。 2.计算方案分析 2.1 控制方程及简化 2.1.1质量守恒方程： 任何流动问题都要满足质量守恒方程，即连续方程。其积分形式为： 0vol A dxdydz dA t ρρ?+=?????? 式中，vol 表示控制体；A 表示控制面。第一项表示控制体内部质量的增量，第二项表示通 过控制面的净通量。 直角坐标系中的微分形式如下： ()()()0u v w t x y z ρρρρ????+++=???? 上式表示单位时间内流体微元体中质量的增加，等于同一时间段内流入该微元体的净增量。 对于定常不可压缩流动，密度ρ为常数，该方程可简化为 0u v w x y z ???++=??? 2.1.2动量守恒方程： 动量守恒方程也是任何流动系数都必须满足的基本定律。数学式表示为： F m dv dt δδ= 流体的粘性本构方程得到直角坐标系下的动量守恒方程，即N-S 方程： ()()()u u p div Uu div gradu S t x ρρμ??+=+-?? ()()()v v p div Uv div gradv S t y ρρμ??+=+-?? ()()()w w p div Uw div gradw S t z ρρμ??+=+-?? 该方程是依据微元体中的流体的动量对时间的变化率等于外界作用在该微元体上的各种力之和。式中u S 、v S 、w S 是动量方程中的广义源项。和前面方程一样上式
浙大高等传热学复习题部分答案
高等传热学复习题 1．简述求解导热问题的各种方法和傅立叶定律的适用条件。 不论如何，求解导热微分方程主要依靠三大方法： 理论法、试验法、综合理论和试验法 理论法：借助数学、逻辑等手段，根据物理规律，找出答案。它又分： 分析法；以数学分析为基础，通过符号和数值运算，得到结果。方法有：分离变量法，积分变换法(Laplace变换，Fourier变换)，热源函数法，Green函数法，变分法，积分方程法等等，数理方程中有介绍。 近似分析法：积分方程法，相似分析法，变分法等。 分析法的优点是理论严谨，结论可靠，省钱省力，结论通用性好，便于分析和应用。缺点是可求解的对象不多，大部分要求几何形状规则，边界条件简单，线性问题。有的解结构复杂，应用有难度，对人员专业水平要求高。 数值法：是当前发展的主流，发展了大量的商业软件。方法有：有限差分法，有限元法，边界元法，直接模拟法，离散化法，蒙特卡罗法，格子气法等，大大扩展了导热微分方程的实用范围，不受形状等限制，省钱省力，在依靠计算机条件下，计算速度和计算质量、范围不断提高，有无穷的发展潜力，能求解部分非线性问题。缺点是结果可靠性差，对使用人员要求高，有的结果不直观，所求结果通用性差。 比拟法：有热电模拟，光模拟等 试验法：在许多情况下，理论并不能解决问题，或不能完全解决问题，或不能完美解决问题，必须通过试验。试验的可靠性高，结果直观，问题的针对性强，可以发掘理论没有涉及的新规律。可以起到检验理论分析和数值计算结果的作用。理论越是高度发展，试验法的作用就越强。理论永远代替不了试验。但试验耗时费力，绝大多数要求较高的财力和投入，在理论可以解决问题的地方，应尽量用理论方法。试验法也有各种类型：如探索性试验，验证性试验，比拟性试验等等。 综合法：用理论指导试验，以试验促进理论，是科学研究常用的方法。如浙大提出计算机辅助试验法(CA T)就是其中之一。 傅里叶定律向量形式说明，热流密度方向与温度梯度方向相反。它可适用于稳态、非稳态，变导热系数，各向同性，多维空间，连续光滑介质，气、液、固三相的导热问题。 2．定性地分析固体导热系数和温度变化的关系 3．什么是直肋的最佳形状与已知形状后的最佳尺寸？ Schmidt假定：如要得到在给定传热量下要求具有最小体积或最小质量的肋的形状和尺寸，肋片任一导热截面的热流密度都应相等。 1928年，Schmidt等提出了一维肋片换热优化理论：设导热系数为常数，沿肋高的温度分布应为一条直线。Duffin应用变分法证明了Schmidt假定。Wikins[3]指出只有在导热系数和换热系数为常数时，肋片的温度分布才是线性的。Liu和Wikins[4]等人还得到了有内热源及辐射换热时优化解。长期以来肋片的优化问题受到理论和应用两方面的重视。 对称直肋最优型线和尺寸的无量纲表达式分析： 假定一维肋片，导热系数和换热系数为常数，我们有对称直肋微分方程（忽略曲 线弧度）： yd2θ/dx2+(dy/dx)dθ/dx-θh/λ=0 由Schmidt假定，对任意截面x： dθ/dx＝－q/λ＝const
2012高等传热学试卷
合肥工业大学机械与汽车工程学院研究生考试试卷 课程名称 高等传热学 考试日期 2012-12-19 姓名 年级 班级 学号 得分 所有答案写在答题纸上，写在试卷上无效！！ 一、简答题（每题10分，共50分） 1. 简述三种基本传热方式的传热机理并用公式表达传热定律；传热问题的边界条件有哪两类？ 2. 有限元法求解传热问题的基本思想是什么？基本求解步骤有哪些？同有限差分方法相比其优点是什么？ 3. 什么是形函数？形函数的两个最基本特征是什么？ 4. 加权余量法是建立有限元代数方程的基本方法，请描述四种常见形式并用公式表达。 5. 特征伽辽金法（CG ）在处理对流换热问题时遇到什么困难？特征分离法（CBS ）处理对流换热问题的基本思想是什么？ 二、计算题（第1, 2题各15分，第3题20分，共50分） 1. 线性三角元的顶点坐标（单位：cm ）为：i (2, 2)、j (6, 4)、k (4, 6)，温度分别为 200℃, 180℃和 160℃，热导率k =0.5W/m ℃。试计算： （1）点（3，4）的温度及x 和y 方向的热流分量； （2）绘制170℃等温线。 2. 计算图1所示的二次三角元在点（2, 5）处的y N x N ????66和。 3. 图2所示一维方肋处于热稳定状态，截面2mm ×2mm ，长3cm ，热导率为k =100W/m ℃。左端面维持恒定温度150℃，右端面绝热，其余表面和空气间的对流换热系数h =120W/m 2，空气温度T a =20℃。请采用3个一维线元计算距左侧端面分别为1cm 、2cm 的截面和右侧端面的温度。提示：稳态导 热有限元代数方程：[]{}{}f T K =。单元截面积A ，截面周长P ，单元刚度矩阵：[]??????+??????--=211261111hPl l Ak e K ，单元载荷项：{}??????=112Pl hT a e f 。 -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 装 订 线 T=150℃ 绝热 3cm 2mm 图1 图2
西安交通大学传热学大作业二维温度场热电比拟实验1
二维导热物体温度场的数值模拟
一、物理问题 有一个用砖砌成的长方形截面的冷空气通道， 于纸面方向上用冷空气及砖墙的温度变化很小， 可以近似地予以忽略。 在下列两种情况下试计算： 砖墙横截面上的温度分布；垂直于纸面方向的每 米长度上通过砖墙的导热量。 第一种情况：内外壁分别均匀维持在 0℃及 30℃； 第二种情况：内外壁均为第三类边界条 件， 且已知： t 1 30 C,h 1 10.35W / m 2 K 2 t 2 10 C, h 2 3.93W / m 2 K 砖墙导热系数 0.35/ m K 二、数学描写 由对称的界面必是绝热面， 态、无内热源的导热问题。 控制方程： 22 tt 22 xy 边界条件： 第一种情况： 由对称性知边界 1 绝热： 边界 2 为等温边界，满足第一类边界条件： t w 0 C ； 边界 3 为等温边界，满足第一类边界条件： t w 30 C 。 第一种情况： 由对称性知边界 1 绝热： q w 0； 边界 2 为对流边界，满足第三类边界条件： q w ( t )w h 2(t w 可取左上方的四分之一墙角为研究对象， 该问题为二维、 稳 图1-
t f )； n t 边界3 为对流边界，满足第三类边界条件：q w ( ) w h 2 (t w t f )。 w n w 2 w f
0,m 6,n 1~ 7;m 7 ~ 16,n 7 30,m 1,n 1~12;m 2 ~ 16,n 12 三、方程离散 用一系列与坐标轴平行的间隔 0.1m 的二维网格线 将温度区域划分为若干子区域，如图 1-3 所示。 采用热平衡法， 利用傅里叶导热定律和能量守恒定 律，按照以导入元体（ m,n ）方向的热流量为正，列写 每个节点代表的元体的代数方程， 第一种情况： 边界点： 1 边界 绝热边界） ： 边界 图1-3 t m ,1 t 16,n 等温内边界） ： 14 (2t m,2 1 4 (2t 15,n t m 1,1 t m 1,1)，m 2 ~ 5 t 16,n 1 t 16,n 1)， n 8 ~ 11 边界 等温外边界） ： 内节 点： 1 (t t t t ) 4 m 1,n m 1,n m ,n 1 m,n 1 m 2 ~ 5,n 2 ~11;m 6 ~ 15,n 8 ~ 11 t m,n 第二种情况 边界点： 边界 1（绝热边界） ： t m ,1 1 4 (2t m,2 t m 1,1 t m 1,1)，m 2 ~ 5 t 16,n 1 4 (2t 15,n t 16,n 1 t 16,n 1)， n 8 ~11 4 边界 2（内对流边界） ： t6,n 2t 5,n t 6,n 1 t 6,n 1 2Bi 1t 1 ，n 1~ 6 6,n 2(Bi 2) t m,n t m,n
浙江大学传热学复习题参考答案
高等传热学复习题答案 热动硕士2015 吕凯文 10、燃用气、液、固体燃料时火焰辐射特性。 答：燃料的燃烧反应属于比较剧烈的化学反应。由于燃烧温度较高，而且燃料的化学成分一般都比较复杂，所以燃烧反应的过程是非常复杂的过程，一般的燃料燃烧时火焰的主要成分还有CO 2、H 2O 、N 2、O 2等，有的火焰中还有大量的固体粒子。火焰中还存在大量的中间参悟。在不同的工况下，可能有不同的中间产物和燃烧产物。火焰的辐射光谱是火焰中的各种因素作用的结果。 燃烧中间产物或燃烧产物受火焰加热，要对外进行热辐射。在火焰的高温环境下，固体粒子的辐射光谱多为热辐射的连续光谱，而气体分子的发射光谱多为分段的发射或选择性吸收。此外，还有各物质的特征光谱对火焰的辐射的影响。在工业火焰的温度水平下，氧、氢等结构对称的双原子分子没有发射和吸收辐射的能力，它们对于火焰光谱的影响比较小。而CO 2和H 2O 等结构不对称的分子以及固体粒子对火焰光谱的影响起主导作用。在火焰中大量的中间产物虽然存在时间很短，但对火焰辐射光谱也有一定的影响。（该答案仅供参考） 11、试述强化气体辐射的各种方法。 答：气体辐射的特点有：①不同种类的气体的辐射和吸收能力各不相同；②气体辐射对波长具有强烈的选择性；③气体的辐射和吸收是在整个容积中进行的，辐射到气体层界面上的辐射能在辐射行程中被吸收减弱，减弱的程度取决于辐射强度及途中所遇到的分子数目。 气体的辐射和吸收是气层厚度L 、气体的温度T 和分压p （密度）的函数，(,)f T pL λα=。由贝尔定律,,0k L L I I e λλλ-=?可知，单色辐射在吸收性介质中传播时其强度按指数递减。 由上述可知，强化气体辐射的方法有：提高气体的温度；减小气体层的厚度，；选择三原子、多原子及结构不对称的双原子气体；减小气体的分压。（该答案仅供参考） 12、固体表面反射率有哪几种？ 答：被表面反射的能量与投射到表面的能量之比定义为表面反射率。固体表面反射率有： ①双向单色反射率；②单色定向-半球反射率；③单色半球-定向发射率。
上海理工大学高等传热学试题及答案
1.试求出圆柱坐标系的尺度系数，并由此导出圆柱坐标系中的导热微分方程。 2 .一无限大平板，初始温度为T 0；τ>0时，在x = 0表面处绝热；在x = L 表面以对流方式向温度为t f 的流体换热。试用分离变量法求出τ>0时平板的温度分布（常物性）。（需求出特征函数、超越方程的具体形式，范数（模）可用积分形式表示）。（15分） , 3.简述近似解析解——积分法中热层厚度δ的概念。 答：近似解析解：既有分析解的特征：得到的结果具有解析函数形式，又有近似解的特征：结果只能近似满足导热解问题。在有限的时间内，边界温度 的变化对于区域温度场的影响只是在某一有限的范围内，把这个有限的范围定义为热层厚度δ。 4.与单相固体导热相比，相变导热有什么特点 答：相变导热包含了相变和导热两种物理过程。相变导热的特点是 1.固、液两相之间存在着 移动的交界面。 2.两相交界面有潜热的释放（或吸收） | 对流部分（所需量和符号自己设定） 1 推导极坐标系下二维稳态导热微分方程。 2 已知绕流平板流动附面层微分方程为 y u y u V x u u 22??=??+??ν 取相似变量为： x u y νη∞ = x u f νψ∞= 写出问题的数学模型并求问题的相似解。 3 已知绕流平板流动换热的附面层能量积分方程为： ?=∞?? =-δ00)(y y t a dy t t u dx d 当Pr<<1时，写出问题的数学模型并求问题的近似积分解及平均Nu （取三次多项式）。 4 ] O x
5写出常热流圆管内热充分发展流动和换热问题的数学模型并求出速度和温度分布及Nu x.辐射 1．请推导出具有n个表面的净热流法壁面间辐射换热求解公式，并简要说明应用任一种数值方法的求解过程。 2．试推导介质辐射传递方程的微分形式和积分形式，要求表述出各个步骤和结果中各个相关量的含义。 3．根据光谱辐射强度表示下面各量：1）光谱定向辐射力；2）定向辐射力；3）光谱辐射力；4）辐射力；5）辐射热流量。要求写清各量的符号、单位。 4．说明下列术语（可用数学表达式）（每题4分） a)光学厚度 b)漫有色表面 c)? d)兰贝特余弦定律 e)光谱散射相函数 f)定向“灰”入射辐射
最新生活中的传热学-(问答题整理答案)
硕士研究生《高等工程热力学与传热学》作业 查阅相关资料,回答以下问题： 1、一滴水滴到120度和400度的板上，哪个先干？试从传热学的角度分析？ 答：在大气压下发生沸腾换热时,上述两滴水的过热度分别是△ t=tw–ts=20℃和△t=300℃,由大容器饱和沸腾曲线,前者表面发生的是泡态沸腾,后者发生膜态沸腾。虽然前者传热温差小,但其表面传热系数大,从而表面热流反而大于后者。所以水滴滴在120℃的铁板上先被烧干。 2、锅铲、汤勺、漏勺、铝锅等炊具的柄用木料制成，为什么？ 答：是因为木料是热的不良导体,以便在烹任过程中不烫手。 3、滚烫的砂锅放在湿地上易破裂。为什么？ 答：这是因为砂锅是热的不良导体, 如果把烧得滚热的砂锅,突然放到潮湿或冷的地方,砂锅外壁的热就很快地被传掉，而内壁的热又一下子传不出来，外壁冷却很快的收缩，内壁却还很热，没什么收缩，加以陶瓷特别脆，所以往往裂开。 或者：烫砂锅放在湿地上时,砂锅外壁迅速放热收缩而内壁温度降低慢,砂锅内外收缩不均匀,故易破裂。 4、往保温瓶灌开水时，不灌满能更好地保温。为什么？ 答：因为未灌满时,瓶口有一层空气,是热的不良导体,能更好地防止热量散失。
5、煮熟后滚烫的鸡蛋放入冷水中浸一会儿，容易剥壳。为什么？ 答：因为滚烫的鸡蛋壳与蛋白遇冷会收缩,但它们收缩的程度不一样,从而使两者脱离。 6、用焊锡的铁壶烧水，壶烧不坏，若不装水，把它放在火上一会儿就烧坏了。为什么？ 答：这是因为水的沸点在1标准大气压下是100℃,锡的熔点是232℃,装水烧时,只要水不干,壶的温度不会明显超过100℃,达不到锡的熔点,更达不到铁的熔点,故壶烧不坏.若不装水在火上烧,不一会儿壶的温度就会达到锡的熔点,焊锡熔化,壶就烧坏了。 7、冬天水壶里的水烧开后，在离壶嘴一定距离才能看见“白气”，而紧靠壶嘴的地方看不见“白气”。这是因为紧靠壶嘴的地方温度高，壶嘴出来的水蒸气不能液化，而距壶嘴一定距离的地方温度低；壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴，即“白气”。 答：这是因为紧靠壶嘴的地方温度高,壶嘴出来的水蒸气不能液化,而距壶嘴一定距离的地方温度低；壶嘴出来的水蒸气放热液化成小水滴,即“白气”。 8、某些表演者赤脚踩过炽热的木炭，从传热学角度解释为何不会烫伤？不会烫伤的基本条件是什么？ 答：因为热量的传递和温度的升高需要一个过程，而表演者赤脚接触炽热木炭的时间极短，因此在这个极短的时间内传递的温度有限，不足以达到令人烫伤的温度，所以不会烫伤。 基本条件：表演者接触炽热木炭的时间必须极短，以至于在这段时间内所传递的热量不至于达到灼伤人的温度
高等传热学部分答案.
7-4，常物性流体在两无限大平行平板之间作稳态层流流动，下板静止不动，上板在外力作用下以恒定速度U 运动，试推导连续性方程和动量方程。 解：按照题意 0, 0=??=??=x v y v v 故连续性方程 0=??+??y v x u 可简化为 0=??x u 因流体是常物性，不可压缩的，N-S 方程为 x 方向： )(12222y u x u v y p F y u v x u u x ??+??+??-=??+??ρρ 可简化为 022=??+??-y v x p F x η y 方向 )(12222y v x v v y p F y v v x v u y ??+??+??-=??+??ρρ 可简化为 0=??= y p F y 8-3，试证明，流体外掠平壁层流边界层换热的局部努赛尔特数为 12121 Re Pr x Nu r = 证明：适用于外掠平板的层流边界层的能量方程
22t t t u v a x y y ???+=??? 常壁温边界条件为 0w y t t y ∞ ==→∞时，时，t=t 引入量纲一的温度w w t t t t ∞-Θ= - 则上述能量方程变为22u v a x y y ?Θ?Θ?Θ+=??? 引入相似变量1Re ()y y x x ηδ= == 有 11()(()22x x x ηη ηηη?Θ?Θ?''==Θ-=-Θ??? ()y y ηηη?Θ?Θ?'==???；22()U y x ηυ∞ ?Θ''= Θ? 将上三式和流函数表示的速度代入边界层能量方程，得到 1 Pr 02 f '''Θ+Θ= 当Pr 1时，速度边界层厚度远小于温度边界层厚度，可近似认为温度边界层内 速度为主流速度，即1,f f η'==，则由上式可得 Pr ()2d f d η''Θ'=-'Θ，求解可得 12 12 ()()Pr 2 Pr (0)()erf η ηπ Θ='Θ= 则1212 0.564Re Pr x x Nu = 8-4，求证，常物性不可压缩流体，对于层流边界层的二维滞止流动，其局部努
高等传热学作业修订版
高等传热学作业修订版 IBMT standardization office【IBMT5AB-IBMT08-IBMT2C-ZZT18】
第一章 1-4、试写出各向异性介质在球坐标系)(?θ、、r 中的非稳态导热方程，已知坐标为导热系数主轴。 解：球坐标微元控制体如图所示： 热流密度矢量和傅里叶定律通用表达式为： → →→??+??+??-=?-=k T r k j T r k i r T k T k q r ? θθ?θsin 11' ' （1-1） 根据能量守恒：st out g in E E E E ? ???=-+ ?θθρ?θθ??θθ?θd drd r t T c d drd r q d q d q dr r q p r sin sin 2 2??=+??-??-??-? （1-2） 导热速率可根据傅里叶定律计算： ?θθ θθd r dr T r k q sin ???- = （1-3） 将上述式子代入（1-4-3）可得到 ) 51(sin sin )sin ()sin (sin )(222-??=+??????+??????+?????????θθρ?θθ? θ? θ??θθθθ?θθ?θd drd r t T c d drd r q d rd dr T r k rd d dr T r k d d dr r T r k r p r 对于各 向异性材料，化简整理后可得到： t T c q T r k T r k r T r r r k p r ??=+??+????+?????ρ?θθθθθ?θ2222222sin )(sin sin )( （1-6）
工程热力学与传热学试题及答案样本
《工程热力学与传热学》 一、填空题（每题2分，计20分） 1.如果热力系统与外界之间没有任何形式能量互换，那么这个热力系统一定是( ） 2.抱负气体比热容只与( ）参数关于。 3.若构成热力系统各某些之间没有热量传递，热力系统将处在热平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。 4.若构成热力系统各某些之间没有相对位移，热力系统将处在力平衡状态。此时热力系统内部一定不存在( ）。 5.干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为：( ）。 6.湿空气压力一定期，其中水蒸气分压力取决于( ）。 7. 再热循环目是( ）。 8. 回热循环重要目是( ）。 9.热辐射可以不依托( ），在真空中传播。 10. 流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与( ）过程无关。 二. 判断题（每题1分，计20分） 1.孤立系统热力状态不能发生变化；（） 2.孤立系统就是绝热闭口系统；（） 3.气体吸热后热力学能一定升高；（） 4.只有加热，才干使气体温度升高；（） 5.气体被压缩时一定消耗外功；（）
6.封闭热力系内发生可逆定容过程，系统一定不对外作容积变化功；（） 7.流动功变化量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历过程无关；（） 8.在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两某些构成。（） 9.抱负气体绝热自由膨胀过程是等热力学能过程。（） 10.对于拟定抱负气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv大小与气体温度无关。（） 11.一切可逆热机热效率均相似；（） 12.不可逆热机热效率一定不大于可逆热机热效率；（） 13.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变等于可逆过程熵变；（） 14.如果从同一状态到同一终态有两条途径：一为可逆过程，一为不可逆过程，则不可逆过程熵变不不大于可逆过程熵变；（） 15.不可逆过程熵变无法计算；（） 16.工质被加热熵一定增大，工质放热熵一定减小；（） 17.封闭热力系统发生放热过程，系统熵必然减少。（） 18.由抱负气体构成封闭系统吸热后其温度必然增长；（） 19.懂得了温度和压力，就可拟定水蒸气状态；（） 20.水蒸气定温膨胀过程满足Q=W；（） 三. 问答题（每题5分，计20分） 1. 阐明什么是准平衡过程？什么是可逆过程？指出准平衡过程和可逆过程关系。
高等传热学考试范围(答案)
1.强迫流动换热如何受热物性影响？ 答：强迫对流换热与Re和Pr有关；加热与对流的粘性系数发生变化。 2.强化传热是否意味着增加换热量？工程上强化传热的收益和代价通常是指什么？ 答：不一定，强化传热是指在一定条件（如一定的温差、体积、重量或泵功等）下增加所传递的热量。工程上的收益是减小换热器的体积节省材料和重量；提高现有换热器的换热量；减少换热器的阻力，以降低换热器的动力消耗等。代价是耗电，并因增大流速而耗功。 3.传热学和热力学中的热平衡概念有何区别？ 答：工程热力学是温度相同时，达到热平衡，而传热学微元体获得的能量等于内热源和进出微元体热量之和，内热源散热是有温差的。 4.表面辐射和气体辐射各有什么特点? 为什么对辐射板供冷房间，无需考虑气体辐射的影响，而发动机缸内传 热气体辐射却成了主角？ 答：表面辐射具有方向性和选择性。气体辐射的特点：1.气体的辐射和吸收具有明显的选择性。2. 气体的辐射和吸收在整个气体容器中进行，强度逐渐减弱。空气，氢，氧，氮等分子结构称的双原子分子，并无发射和吸收辐射能的能力，可认为是热辐射的透明体。但是二氧化碳，水蒸气，二氧化硫，氯氟烃和含氯氟烃的三原子、多原子以及不对称的双原子气体（一氧化碳）却具有相当大的辐射本领。房间是自然对流，气体主要是空气。由于燃油，燃煤及然气的燃烧产物中通常包含有一定浓度的二氧化碳和水蒸气，所以发动机缸内要考虑。 5.有人在学完传热学后认为，换热量和热流密度两个概念实质内容并无差别，你的观点是？ 答：有差别。热流密度是指通过单位面积的热流量。而换热量跟面积有关。 6.管内层流换热强化和湍流换热强化有何实质性差异？为什么? 答：层流边界层是强化管内中间近90%的部分，层流入口段的热边界层比较薄，局部表面传热系数比充分发展段高，且沿着主流方向逐渐降低。如果边界层出现湍流，则因湍流的扰动与混合作用又会使局部表面传热系数有所提高，再逐渐向于一个定值。而湍流是因为其推动力与梯度变化和温差有关，减薄粘性底层，所以强化壁面。 7.以强迫对流换热和自然对流换热为例，试谈谈你对传热、流动形态、结构三者之间的关联 答：对流换热按流体流动原因分为强制对流换热和自然对流换热。一般地说，强制对流的流速较自然对流高，因而对流换热系数也高。例如空气自然对流换热系数约为5～25 W/（m2?℃），强制对流换热的结构影响了流体的流态、流速分布和温度分布，从而影响了对流换热的效果。流体在管内强制流动与管外强制流动，由于换热表面不同，流体流动产生的边界层也不同，其换热规律和对流换热系数也不相同。在自然对流中，流体的流动与换热表面之间的相对位置，对对流换热的影响较大，平板表面加热空气自然对流时，热面朝上气流扰动比较激烈，换热强度大；热面朝下时流动比较平静，换热强度较小。 8.我们经常用Q=hA·Δt.计算强迫对流换热、自然对流换热、沸腾和凝结换热，试问在各种情况下换热系数与 温差的关联？ 答：强迫对流的换热系数与Re,Pr有关但与温差无关，自然对流与Gr的0.25次方有关联，即与温差有关，凝结换热换热系数是温差的-0.25次方。 9.试简述基尔霍夫定理的基本思想 答：一、基尔霍夫第一定律：汇于节点的各支路电流的代数和等于零，用公式表示为： ∑I=0 又被称作基尔霍夫电流定律（KCL）。 二、基尔霍夫第二定律：沿任意回路环绕一周回到出发点，电动势的代数和等于回路各支路电阻（包括电 源的内阻在内）和支路电流的乘积（即电压的代数和）。用公式表示为： ∑E=∑RI 又被称作基尔霍夫电压定律(KVL)。 10.简述沸腾换热与汽泡动力学、汽化核心、过热度这些概念的关联 答：沸腾是指在液体内部以产生气泡的形式进行的气化过程，就流体运动的动力而言，沸腾过程又有大容器沸
传热学试题(答案)培训资料
传热学试题(答案)
①Nu准则数的表达式为（A ） ② ③根据流体流动的起因不同，把对流换热分为（ A） ④A．强制对流换热和自然对流换热B．沸腾换热和凝结换热 ⑤C．紊流换热和层流换热D．核态沸腾换热和膜态沸腾换热 ⑥雷诺准则反映了（ A） ⑦A．流体运动时所受惯性力和粘性力的相对大小 ⑧B．流体的速度分布与温度分布这两者之间的内在联系 ⑨C．对流换热强度的准则 ⑩D．浮升力与粘滞力的相对大小 ?彼此相似的物理现象，它们的（ D）必定相等。 ?A．温度B．速度 ?C．惯性力D．同名准则数 ?高温换热器采用下述哪种布置方式更安全？（ D） ?A．逆流B．顺流和逆流均可 ?C．无法确定D．顺流 ?顺流式换热器的热流体进出口温度分别为100℃和70℃，冷流体进出口温度分别为20℃和40℃，则其对数平均温差等于（） A．60.98℃B．50.98℃ C．44.98℃D．40.98℃ ?7．为了达到降低壁温的目的，肋片应装在（ D） ?A．热流体一侧B．换热系数较大一侧 ?C．冷流体一侧D．换热系数较小一侧 21黑体表面的有效辐射（ D）对应温度下黑体的辐射力。 22A．大于B．小于 C．无法比较D．等于 23通过单位长度圆筒壁的热流密度的单位为（ D） 24A．W B．W／m2 C．W／m D．W／m3 25格拉晓夫准则数的表达式为（D ） 26 27.由炉膛火焰向水冷壁传热的主要方式是( A ) 28 A.热辐射 B.热对流 C.导热 D.都不是 29准则方程式Nu=f(Gr,Pr)反映了( C )的变化规律。 30 A.强制对流换热 B.凝结对流换热 31 C.自然对流换热 D.核态沸腾换热 32下列各种方法中，属于削弱传热的方法是( D ) 33 A.增加流体流度 B.设置肋片 34 C.管内加插入物增加流体扰动 D.采用导热系数较小的材料使导热热阻增加 35冷热流体的温度给定，换热器热流体侧结垢会使传热壁面的温度( A ) 36 A.增加 B.减小 C.不变 D.有时增加，有时减小
2011年《高等传热学》结课作业
2011年《高等传热学》结课作业 ———放假前提交作业 一、【15分】无内热源物体内的稳态导热，材料为常物性。请选择合适的坐标系，写出其导 热微分方程及边界条件。 (1) 巨型薄板（0≤x≤L1，0≤y≤L2，0≤z≤L3），L3<