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重大传热学

绪论

凡是有温度差存在的地方，就有热量自发地从温度较高的区域或物体传递到温度较低的区域或者物体。

传热学在建筑环境与设备工程中的应用也是非常普遍的。例如：锅炉、制冷、空调、供热、热力输配、燃气燃烧等，无一不涉及到传热。

传热学与工程热力学、流体力学一起，是建筑环境与设备工程专业最为重要的技术基础课程。

传热的基本方式

1. 热量的传递过程是由导热、对流、辐射3个基本方式组成的。

2．冬季房间外墙的传热过程：

（1）室内空气以对流换热（CV）的方式把热量传递到墙内壁面；同时，室内物体及其他壁面以辐射换热（R）的方式把热量传递到墙内壁面。

（2）墙内壁面以导热（CD）的方式把热量传递到墙外壁面。

（3）墙外壁面以对流换热和辐射换热的方式把热量传递到外界环境。3．冬季人体热量的散发过程，仍然是以对流换热方式把热量散发给周围空气；以辐射换热方式把热量散发给周围环境。

4．导热又称热传导，是指温度不同的物体各部分无相对位移或不同温度的物体直接紧密接触时，依靠物质内部分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行热量传递的现象。

5．导热是物质的固有属性，热量由固体壁面的高温部分传递到低温部分的现象就属于导热。

6．导热可以发生在固体、液体及气体中，但在地球引力场的范围内，只要有温差，液体和气体因密度差的原因不可避免的要发生热对流，因而难以维持单纯的导热。

7．单纯的导热仅发生在密实的固体材料中。

8.最简单的导热问题是通过大平壁的导热。

9.导热系数，其物理意义是指单位厚度的物体具有单位温度差时，在单位时间内其单位面积上的到热量，其大小反应了材料导热能力的强弱，不同的材料具有不同的λ，λ是材料的物性之一。

10.热对流：依靠流体的运动，把热量从一处传递到另一处的现象。简称对流，热量传递的基本方式之一。

11.热对流仅发生在流体中，由于流体在运动的同时存在温差，流体微团之间或质点之间因直接接触而存在导热，因此热对流也同时伴随着导热。

12.对流换热：实际传热问题不是单纯的热对流，二十流体与温度不同的固体壁面接触时所发生的传热过程。

热对流和对流传热是2个完全不同的概念，区别：

（1）热对流是传热的3种基本方式之一，而对流换热不是传热的基本方式。

（2）对流换热是导热和热对流这2种基本方式的综合作用。

（3）对流换热必然具有流体与固体壁面间的相对运动。

13.对流换热问题是传热学重点。

对流换热过程是一个受多种因素影响的复杂过程，基本计算公式成为牛顿冷却公式。

14.对流换热表面传热系数：流体与壁面温度差为1℃时，单位时间通过单位面积所传递的热量。h的大小表征了对流换热的强弱，一切影响对流换热的因素均是影响h的因素。

15.热辐射：物体表面通过电磁波（或光子）来传递热量的过程称为热辐射。是物质固有的本质之一。

16.物质由分子、原子、电子等微观粒子组成，这些微观粒子受到振动和激发时就会产生交替的电场和磁场，释放出电磁波（或光子），电磁波以直线传播，直到遇到其他物体，被这些物体中的微观粒子吸收。

17.各种各样的原因均会使微观粒子受到振动或激发，因而热辐射现象是普遍存在的。

18.热辐射有3个特点：

（1）辐射能可以通过真空自由的传播而无需任何中间介质。

（2）一切物体只要具有温度就能持续的发射出辐射能，同时也能持续的吸收来自其他物体的辐射能。

（3）热辐射不仅具有能量的传递，而且具有能量形式的转换，即热能—电磁波能—热能

注：一切物体具有发射辐射能和吸收辐射能的能力。

19.辐射换热：依靠辐射进行的热量传递过程。

注意辐射换热与热辐射的区别：辐射换热量实质是一种差额辐射。

20.实际传热过程是由导热、对流、辐射3种基本方式组成的。

21.大平壁模型的传热过程就是最基本的传热过程。

大平壁模型：一块由同种均质材料组成的大平壁，壁高度和宽度远大于其厚度，可认为热流方向与壁面垂直。导热过程属于一维导热。

设有一个大平壁，壁厚为δ，导热系数为λ，壁侧表面积为A，壁两侧分别具有温度为tf1的热流体及温度为tf2的冷流体，两侧表面传热系数分别为h1和h2，设各点温度恒定不变，传热过程处于稳态过程，先分析通过平壁传递的热量。详图见课本第七页。

分析：典型的稳态一维导热问题，壁左侧为流体与壁面之间的对流换热过程，大平壁里是导热过程，右侧壁面是壁面与流体的对流换热过程。

壁左侧，对流换热过程：q=h1(tf1-tw1)= (tf1-tw1)/Rh1

壁内，导热过程：q=λ(tw1-tw2)/δ=(tw1-tw2)/Rλ

壁右侧，对流换热过程：q=h2(tw2-tf2)= (tw2-tf2)/Rh2

稳态导热得到，传进壁的热量=传出壁的热量，即q=常数

三式联立，整理得：

q=(tf1-tf2)/( Rh1+ Rλ+ Rh2)

总热阻∑R= Rh1+ Rλ+ Rh2

K=1/∑R

K成为传热系数，它表明冷热流体温差1℃时，单位时间通过单位面积所传递的热量。K是反映传热过程强弱的指标。

由于总热阻是传热过程中各项分热阻之和，因此减小总热阻可增大传热系数K，打到强化传热的目的，增大总热阻可减少传热系数K，达到削弱传热的目的。

22.墙壁导热问题，传热总热阻接近于保温材料的导热热阻，而墙壁的传热系数将完全由壁体保温材料的导热系数锁决定，可见，导热热阻是主要热阻。因此，要提高保温性能，主要是要改进保温材料，采用低导热系数的保温过程中的问题，这是传热计算常用的方法。

导热问题的数学描述

1.传热学的主要任务是求解热量传递速率和温度变化速率，对应于导热问题就

是求解物体内部的热流场和温度场。

2. 温度场：温度场就是物体中各点温度的集合。温度场是标量场，是空间和

时间的函数，根据导热物体的几何形状可建立直角坐标、柱坐标、球坐标形式。

3. 根据温度场在时间坐标上的不同属性，温度场可分为下列2类：一类是温

度不随时间发生变化的稳态（定常）温度场，稳态温度场可表示为t=f(x,y,z)；另一类是温度随时间发生变化的非稳态温度场。

4. 根据温度场在空间坐标上的不同属性，温度场可分为下列3类：物体中各

点温度只在一个坐标方向变化的一维温度场；物体中各点温度在2个坐标方向变化的二维温度场；物体中各点温度在3个坐标方向变化的三位温度场。

5. 等温面：等温面是由温度场中同一瞬间温度相同点所组成的面。等温线是

等温面上的线，一边是指等温面与某一平面的交线。

6. 等温线的疏密程度反映了温度梯度的大小，进而反映出不同区域导热热流

密度的大小。他们或者是物体中完全封闭的曲面，或就是终止于物体的边界上。

7. 在同一时刻任何给定点只能有一个温度值，所以等温面在物体内连续且互

不相交。

8. 热流线是处处与等温面相垂直的线，物体中各点热流矢量与通过该店的热

流线相切，所以在垂直于热流先方向无热流。

9. 在任意时刻，标绘出物体中所有的等温面，就给出了物体内的温度分布情

况，即给出了物体的温度场。

10. 温度梯度：若在温度场中某点，存在一个矢量G，其方向指向该店方向

倒数最大的方向，其大小等于该店最大的方向倒数，则矢量G称为温度场在该点的温度梯度。

11. 温度梯度的性质：

（1）方向导数等于梯度在该方向上的投影。

（2）每点梯度都垂直于该点等温面，并指向温度增大的方向。

12. 傅里叶定律

在工程技术中，导热物体中热流密度矢量与温度梯度的关系：

q=-λgradt

表明等温面法线方向上的热流密度与温度梯度成正比，负号表示热量总是传向温度降低的方向。

13. 傅里叶定律确定了热流密度矢量和温度梯度的关系，要确定热流密度矢

量的大小，就必须知道温度梯度，亦要知道物体内的温度场。

14. 导热系数：导热系数是物体导热能力的度量，树枝上等于单位温度梯度

作用下的热流密度。

15. 从微观角度看，物质导热能力的大小主要取决于2个方面的因素：物质的微观结构和作用粒子。微观结构主要有：晶体、非晶体、液体、气体。作用微观粒子主要有：分子、原子、电子、声子、光子、磁子。

16. 微观结构的有序性越好，作用粒子的种类和数目越多，导热能力越强。

17. 导热能力的主要影响因素如下：

（1）多孔材料的折合密度多孔材料内含有不流动的气体物质，由于气体物质的低导热性，多孔材料常用于隔热保温，为得到较小的导热系数，多孔材料应有一个适中的折合密度。

（2）多孔材料的含水率多孔材料因其内含空气而常用于隔热保温，但由于多孔的原因容易吸水，一旦受潮，隔热效果大大减弱。

（3）温度导热的机理是微观粒子动能的传递，物质导热能力的大小还与其热力学状态有关。不同物质导热系数的差异是由于物质构造上的差别和导热机理的不同所致。对于气体，导热系数随温度的升高而增大；对于液体，导热系数与液体的密度和分子量有关，对于金属固体，导热系数随温度上升而下降，对于非金属固体，导热系数随温度升高而增大。

18. 导热微分方程式：为了建立物体温度场的数学表达式，就必须在傅里叶定律的基础上，结合热力学第一定律—能量守恒定律，把物体内各点的温度关联起来，建立起导热物体内部温度场的通用微分方程，即导热微分方程。

19. 物体的密度为ρ，比热容为c，导热系数为λ，并假定物体内具有均匀内热源。推导方程见课本18页最上方。

20. a=λ/ρc,称为热扩散率，又叫导温系数，单位是m2/s，是物性参数，分子代表导热能力，分母代表容热能力，表征物体被加热或者被冷却时，物体内部温度趋向均匀一致的能力。

21. a的物理意义还可以理解成，a越大，材料温度变化传播的越迅速。

22. 热扩散率只对非稳态过程有意义，因为稳态过程温度不随时间变化，热熔大小对导热过程没有影响，所以热扩散率不起作用。

23. 柱坐标，球坐标微分方程见课本19页

24. 定解方程：为了获得某一具体导热问题的温度分布，还必须给出用以表征该特定问题的附加条件，这些是微分方程式可以获得适合某一特定问题的解的附加条件，成为定解条件。

25. 定解条件分为以下2项：

（1）时间条件稳态导热过程没有时间条件。对于非稳态导热过程，应该说明某一时刻导物体内的温度分布，以该时刻作为时间起算点，成为初始条件。

t︱τ=0=f(x,y,z)

（2）边界条件分为三类：

a) 第一类边界条件：已知物体边界上任何时刻的温度分布，即

t︱s=tw

b) 第二类边界条件：已知物体边界上任何时刻的热流密度或者温度变化率，即：

q︱s=qw

此类边界条件最简单的典型例子就是规定边界上的热流密度保持定值的稳态导热，即qw=常数

若某一边界面是绝热的，根据傅里叶定律，该边界面上温度变化率数值等于零。

c) 第三类边界条件：已知任何时刻物体边界与周围流体间的表面传热系数h

及周围流体温度tf

公式详见课本20页下端

第三类里已知的是h和tf，偏导和t︱s未知，这正是第三类边界条件与第一类、第二类边界条件的区别所在。

稳态导热

1. 通过平壁的导热：

1) 单层平壁

材料的导热系数λ为常数。已知平壁厚度为δ，平壁两侧分别保持不同的各自均匀一致的温度，且tw1＞tw2，且无内热源。

分析：平壁的宽度和高度比厚度大得多，则称为大平壁，这时，可以认为沿高度与宽度2个方向的温度变化率很小，而只沿厚度方向发生变化，即一维导热。

此问题的导热数学表达式由标准方程进行简化，稳态的话，温度t不随时间τ

变化，所以，左侧为0，一维导热，=中温度t随坐标y，

z的变化为0，无内热源，qv=0，因此，

此问题为一维导热问题，建立坐标系，导热微分方程简化为

2个边界面给出第一类边界条件，即：

x=0,t=tw1

x=δ,t=tw2

联立求解即可

注：λ为常数时的导热图要看

导热系数随温度呈线性变化：即λ=λ0（1+bt）

导热微分方程简化分析：稳态，=0，无内热源，=0，但λ不是常数了，

是t的函数，因此，方程简化为λ=0，积分的时候要注意。

注意变导热系数平壁内温度分布图，b＞0，图线向上弯，b＜0，图线向下弯，b=0，图线是直线。

2) 多层平壁导热

图3.3要看，此图表示由3层不同材料组成的多层无限大平壁，各层的厚度分别为δ1，δ2，δ3；导热系数分别为λ1，λ2，λ3，且均为常数。一直多层平壁的两侧表明分别维持均匀稳定的温度tw1与tw4。

多层平壁导热可以用热阻的概念计算，热阻就是把导热现象对比导电现象，和欧姆定律进行比较，热阻的定义是根据电阻的定义产生的，在大平壁两侧，温度差相当于电势差，热流相当于电流，那相比而言，电阻所对应的部分就是热阻，平壁导热热阻为δ/λ.

具体解题过程见课本。

第三类边界条件下通过平壁的导热

3) 单层平壁

导热微分方程依然不变

边界条件是第三类边界条件，见课本29页。

2. 通过复合平壁的导热

复合平壁热阻公式，见课本31页

3. 通过圆筒壁的导热

单层圆筒壁的导热微分方程用柱坐标的形式。

导热微分方程式为

定解条件：内外表面都是第一类边界条件，即

r=r1,t=tw1

r=r2,t=tw2

联立求解。

注：35页表3.9要看，与平壁不同的是，λ为常数时，温度分布也是弯的，注意内侧温度高和外侧温度高时，弯的方向是否一样。

4) 临界绝缘直径是在多层圆筒壁的热阻公式上推导出来的，对绝缘层而言的，从热阻公式来看，d1,d2不变，λ1，λins不变，变化的只有保温层的外径dx，随着dx的增加，热阻公式第三项增大，第四项减小，因此，覆盖保温层后管道总热阻的变化取决于增加表面积后所引起的对流换热热阻减小的程度及保温层导热热阻增加的程度。

推导方法可以用对后两项对dx求导，使其等于零，可得到dx=2λins/h2

5) 通过肋壁导热

分析推导微分方程式

在细长杆高度方向上，即沿x方向，热量以导热方式从肋基导入，随后热量除了以导热方程式继续沿x方向传递以外，同时还通过对流换热从细长杆表面向周围流体散热。

分析：由于细长杆是金属材质，λ比较大，高度l比直径d大很多，可近似的认为细长杆任意横截面上的温度均匀一致，即细长杆内的温度分布是沿x方向的一维稳态导热。

（qv应该写为Φ）

我们现在知道的物理量有：λ，l，tf，h

现在对导热微分方程进行分析，一维稳态导热，为0，但是由于此肋片在向肋尖导热的同时，确实在向周围散热，为了用一维稳态模型来描述次现象，所以将向周围散热这一问题考虑成肋片本身具有一个负的内热源。

取一微元段dx进行分析：

此段具有的内热源Φ=-hU（t-tf）

由此，定义过于温度θ：所谓过于温度是指某点温度与某一定值之差。此处基准温度取流体温度tf，上式可写成Φ=-hUθ，式中，U为微元段的周长。将内热源带入导热微分方程，

0=λ+Φ

（θ=t-tf，因此，可以写成）

=θ

令=m2

其通解为：θ=c1 +c2

不同情况下的定解条件及特解

无限戏高杆

丁解条件 x=0, θ=θ0

X，θ=0

解得， θ=θ0

6) 肋片效率：在肋片表面平均温度tm下，肋片的实

际散热量Φ与假定整个肋片表面都处在肋基温度to 时的理想散热量Φ0的比值，用符号ηf表示：

ηf===

ηf是一个小于1的数值，理论上，肋高越大，肋片效率越高，但考虑到实际情况，我们选择肋片高度，都尽量适合即可。

此外，增大肋片效率的方法还有改变肋片的形状和尺寸。

在改变肋片形状方面，现在的边界面的肋片中，抛物线的比较好，但是为简化，可采用三角形肋。

当毕渥准则Bi=≤0.05，可以近似的认为肋片温度场是一维的，Bi其实是肋片的热阻与肋片与流体的对流热阻的比值，当肋片热阻远小于肋片与流体之间的对流热阻时，可以认为肋片内部的几乎没有温差，这种近似分析引起的误差不超过1%。

7) 接触热阻：由于任何物体表面都有粗糙度，两个

表面接触时，由于表面的粗糙，无法完全接触，只有

部分的而不是完全的面接触，接触面上有空气，空气的热阻很大，因此，带来了额外的接触热阻。

影响因素：接触面上的挤压压力，两固体表面的材料硬度

解决办法：研磨接触表面降低粗糙度，增加接触面上的挤压压力，在接触面上衬以导热系数大而硬度低的软金属，在接触面上涂硅油使其填充空隙。

改变肋片与管道之间的接触热阻的方法有几个：

i. 用胀管的方法压紧管壁与肋片接触

ii. 将管子浸镀锡液，来和肋片接触

8) 二维稳态导热

Φ=λS（t1-t2）

S为形状因子

第五章

1. 有限差分法

2. 数值求解的基本思想可概括为：用有限个离散点（节点）上物理量的集合代替在时间、空间上练习的物理量场，按物理属性建立各节点的的代数方程并求解，来获得离散点上被求物理量的集合。

3. 有限差分法就是把物体分割为有限数目的网格单元，这样把一个原来在空间和时间上连续的物理量场，转化为在其定义域内有限个离散点上的物理量，用这些离散点上的物理量的集合来代替该物理量场的连续分布。

4. 对于一维温度场，可用多点折线代替光滑的温度曲线，即用有限小量代替无限小量。用差分代替微分，可以将微分方程转化为有限差分方程。由微分定义：

当Δx为较小的有限尺度时，微分可近似表达为：

差分格式又分为向前差分、向后差分和中心差分。

5. 向前差分：

6. 向后差分：

7. 中心差分：

8. 对于二维导热问题，沿x方向和沿y方向分别按间距和，用一系列与坐标轴平行的网格线，将求解区域分割成许多小的矩形网格，成为子区域。

9. 网格线的交点成为节点，各节点的位置用（m，n）表示，m表示沿x方向节点的顺序号，n表示沿y方向节点的顺序号。

10. 相邻两节点的距离或，称为步长。网格沿x方向和y方向是等步长的，称为均匀网格。

11. 实际上，根据需要网格也可以是不均匀的。网格线与物体边界的交点，称为边界节点。

12. 我们的目的就是要根据导热微分方程确定物体内个网格节点的温度。每个节点都可以看做是以他为中心的一个小区域的代表，这个小区域称为元体。每个节点的温度及就代表了她

所在的元体的温度，即用差分方法求得的温度指示个节点的温度值，在空间是不连续的。

13. 稳态导热的数值计算

本章的重点就是离散方程的建立，建立离散方程的方法基本上有2中，即差分带微分法和热平衡法。

14. 热平衡法就是指对于某节点代表的单元而言，根据能量守恒定律写出热平衡式，对于屋内热源的稳态导热，从各个方向流入该单元体的热流量的代数和应该等于零。

15. 热平衡法优点：及时导热系数是温度的函数或者内热缘分不不均匀，对于每个节点写出热平衡关系也是比较简单的。

16. 内部节点离散方程的建立：

（m，n）节点与周围节点之中点（即E,W,N,S点）的一阶差分可以表示为：

(E点)

(W点)

(N点)

(S点)

17. 如网格划分是均匀的，即，可简化为：

18. 热平衡法：

1) 对于第一类边界条件，因为边界节点的温度是给定的，即：

2) 右平直边界给定第二类边界条件，即已知边界节点处的热流密度，并且设流入为正。用热平衡法导出边界节点热平衡方程为：

如果去均匀网格，即，即有

3) 右平直边界，给定第三类边界条件，即已知边界外流体温度及边界处的表面传热系数h，用热平衡法导出边界节点热平衡方程为：

如果取均匀网格，可简化为：

式中，Bi是以步长为特征尺度的毕渥准则，成为网格毕渥数。

第六章

1. 热对流，是指流体中的温度不同的各部分之间，发生宏观相对运动和相互渗混所引起的热量传递现象，它只发生在运动着的流体中。当流体做宏观运动时，流体微观粒子的热运动引起的导热热量传递也始终存在，因此热对流必然与导热同时发生。

2. 对流换热与热对流是完全不同的两个概念，其区别：

1) 热对流是传热的3种基本方式之一，而对流换热不是传热的基本方式。

2) 对流换热是导热和热对流这2种基本传热方式的综合作用。

3) 对流换热必然具有流体与不同温度的固体壁面之间的相对运动。

3. 牛顿冷却定律：

由上述公式知，凡是影响h的因素，都是影响对流换热的因素。

4. 影响对流换热的主要因素：

1) 流态和流动的起因

流体沿固体壁面的流动可分为层流和湍流（紊流）2种流态，过渡流介于层流和湍流之间。

湍流时，由于我选扰动的原因，对流传递作用得到强化，换热较好，因此一般换热设备内流体多为湍流。

流态有雷诺数Re来判断，管内流动与关外流动的临界雷诺数是不同的。

Re越大，涡旋扰动越强烈，h就越大。

如果流体的运动是由水泵、风机、水压头的作用所引起的，则产生的热量传递过程称为受迫流动。如果流体的运动是由流体内部的温差产生的密度差所引起的，则产生的热量传递过程称为自然对流换热。一般来说，受迫对流流速高，表面传热系数更大。

2) 流体的热物理性质

影响对流换热的物性参数有：导热系数，比热容，密度，粘度，体积膨胀系数。

导热系数λ：流体的导热系数大，流体内部和流体与固体壁面之间的导热热阻就小，说明导热系数大的流体，其以导热方式传递热量的能力就强。同等条件下，水的表面传热系数比空气的高。实际应用中，常常用空气层来增加导热热阻的原因就在于此。

比热容量：密度与比定压热容的乘积称作比热容量，单位是,表示单位体积的流体容纳热量的能力。大的流体，单位体积内能够容纳更多的热量，从而以热对流的方式转移热量的能力就更大。

动力粘度及运动粘度：粘度大的流体，容易在壁面上形成更厚的流动边界层，阻碍了流体的流动，且形成了一层热阻，从而减小了传热，因此（越大，h越小。温度对粘度的影响较大，对于液体，粘度随温度的增加而降低，气体则相反。

体积膨胀系数α：表示定压下比体积ν随温度T的变化率与比体积的比值。α主要对自然对流换热产生影响。α大的流体，同样温升的条件下，产生的浮升力更大，自然对流更强烈，因此表面传热系数h更大。

3) 换热表面的集合因素：涉及避免尺寸、粗糙度、形状及与流体的相对位置，它影响流体在壁面上的流态、速度分布和温度分布，从而对换热产生影响。

综上所述，对于无相变对流换热，影响众多因素可表示为：

5. 定性温度

流体的热物性参数相互影响和制约，换热时，温度是影响物性参数的主要因素。

由于在换热时，流场中各处流体温度不等，因此热物性参数处处不等，为减少上式中的变量，一般要选择某一特征温度以确定物性参数，从而把物性参数作为常数处理。用以确定物性参数的特征温度就是定性温度。

6. 定性温度依据换热情况：流体平均温度，壁表面温度，流体与壁面间的算术平均温度

7. 理论分析和实验研究中，采用对流动和换热有决定性影响的特征尺寸作为依据，这个特征尺寸就是定性尺寸。

8. 管内流动以管内径作为定形尺寸，外掠平板以板长为定形尺寸，外掠单圆管以管外径为定形尺寸，外掠管束要考虑管间的距离等。

9. 对流换热过程微分方程式

对整个固体壁面而言，平均表面传热系数h可通过积分求得，即：

为了确定表面传热系数，必须知道给定点的壁面温度和流体内的温度分布，即必须知道温度场。然而，由于温度场与流体内的速度场是相关联的，必须先求解流体内的速度场。描写速度场的数学表达式是连续性方程和流体运动微分方程。描写温度场的数学表达式是能量方

程。这样，以上4个方程式总称为对流换热微分方程组（控制方程）。

10. 如果把物性视为常数，理论分析求解表面传热系数的基本途径是：

1) 由连续性方程和动量微分方程结合定解条件求出速度场

2) 由能量方程结合定解条件求出温度场

3) 由式求出局部表面传热系数

11. 连续性方程

u—微元体在x方向上的分速度；

v—微元体在y方向上的分速度；

式子是常物性不可压缩流体二维流动时的连续性方程。

12. 动量微分方程式

x方向上

y方向上

上式分别称为x向和y向的那维-斯托克斯方程。方程适用于层流和湍流流动，但用于湍流计算时速度和压力均采用瞬时值。

各部分物理意义：1）惯性力，即质量与加速度的乘积；2）体积力；3）压强梯度；4）粘性力。

13. 能量微分方程式

根据热力学第一定律，微元体的能量守恒体现为：单位时间内，流体以热对流的方式通过界面净协入微元体的经能量dΦcw，以导热方式通过界面传递入微元体的经热量dΦcd和作用在微元体上的外力对微元体内流体所做的净功dW之和，等于微元体内流体的总能量随时间的变化量dE。最终整理得：

14. 定解条件

从数学角度来看，单凭这组微分方程式充其量只能得到通解，必须给出描述特定对流换热问题个性的条件才能得到特解。描述特定对流换热问题个性的条件称为定解条件。因此，一个具体给定的对流换热问题的数学描述应包括两方面内容，微分方程式和定解条件。

定解条件包含初始条件和边界条件。

1) 初始条件：说明过程开始时刻，速度场和温度场所具有的特点。稳态过程没有初始条件。

2) 边界条件：说明流体在求解域的边界上过程所具有的特点。温度场的边界条件一般分为2类：

第一类边界条件给定的是流体在界面处的温度分布。若界面是固体壁面，这时考虑流体和固体在界面处温度分布是一致的，认为：

式中，下标s表示边界面，是温度在边界面s的给定值。最简单的情况是=常数，称为常壁温边界条件。

第二类边界条件给定的是界面处的热流密度。因为流体在固体壁面上流速为零，热量传递仅依靠导热，故第二类边界条件表示为：

或者

如果界面不是固体壁面，如圆管的进口和出口壁面，则应给出流体在该界面的温度分布。长径比很大的圆管可认为是半无限大温度，只需给出进口截面的温度分布和速度分布。

以上方程组的推导采用了执教坐标系，应该指出，对于管内对流换热，采用圆柱坐标系更方便方程组的求解。

综上所述，由于对流换热现象的和数学描述的高度非线性，用分析法求解对流换热问题是非

常困难的，长期以来，在相似理论或量纲分析知道下进行试验研究一直是解决对流换热问题的主要手段。

15. 1904年德国科学家普朗特提出著名的边界层理论，并用数量及分析方法对上述微分方程组进行合理简化后，其数学分析姐才真正得以实现。只有一些简单几何形状和边界条件的层流稳态流动和对流换热问题可以得到精确解。

16. 对流换热问题的求解有4种方法：分析法、数值法、类比法、实验法。无论哪种方法，对流换热微分方程组及其定解条件均是其分析和求解的理论基础。

1.流动边界层：当速度为的粘性流体掠过壁面时，会在壁面上产生摩

擦，从而制动了流体的运动，使靠近避免的流体速度降低，而直接贴附于壁面的流体实际上将停滞不动。

2.流动边界层概念是由外掠平壁模型得出的。结合课本图7.1：从

，随着离壁距离的增加，u将迅速的增大，经过一

极薄的流体层，u就充分接近主流速度。随后，随着离壁距离的增

加，u则以非常缓慢渐近的方式增加。理论上只有时，才能有

，因此眼避免发现方向的y值是不确定的，也无实际意义。

3.边界层定义：为外缘线，该外缘线到壁面间的流体薄

层，称为流动边界层；任意x处，该外缘线上对应点至壁面间的垂直距离

称为边界层厚度，记为。

4.边界层以外，可认为流速在y方向上不再变化，即，称为主

流区。

5.流场可划分为2个区域：边界层区和主流区。边界层区是流体粘性起作用

的区域，流体的运动规律可用粘性流体运动微分方程式描述，主流区因为

，则可视为无粘性的理想流体。

6.流体以均匀流速流进平壁前端，由于低速层流体与高速层流体之间的摩

擦依然存在，故壁面粘性应力的影响将逐渐的向流体内部传递，边界层也逐渐增厚，在距平壁前缘某一距离以前，流体的流动保持层流，流体质点运动轨迹相互平行，呈一层一层的有秩序的滑动，称层流边界层，层流边界层的速度分布呈抛物线型。随着层流边界层的增厚，边界层速度梯度将减小，这种变化首先是边界层内速度分布曲线靠近主流区的边缘部分开始趋于平缓，她导致避免粘性力对边界层边缘部分的影响减弱，而惯性力的

影响相对增强，进而促使层流边界层从它的边缘开始逐渐变得不稳定起

来，自居前缘起，层流向壁面扩展，使明显增厚：一方面将避免粘性力传递到离壁更远一些的地方，将边界层向外扩展；另一方面，湍流又同时向壁面扩展，使得湍流区逐步扩大，这一区域称为过渡流。下游边界层流态最终完全变为湍流，在湍流区内流体质点沿主流方向的周围呈紊乱的不规则脉动，称为湍流边界层，层内速度分布呈幂函数型。

7.由层流边界层向湍流边界层过度的距离称临界距离，由临界雷诺数

确定。对于外掠平壁，

，它取决于壁面的粗糙度和来流的

湍流度。在表面粗糙和湍流度很大时，甚至可以低于下限值。在

边界层计算中，通常取。

8.按卡门的分层思想，湍流边界层沿壁面法线方向划分为3层，依次为层流

底层、过渡层、湍流核心层。

9.流动边界层的主要特征为：

1.流场可划分为边界层区与主流区。只有在边界层内，流体的粘性才起作用；

在主流区，可以认为流体是无粘性的理想流体。

2.边界层极薄，其厚度与流动方向的屏蔽尺寸l相比是极小的。

3.根据边界层内的流动状态，边界层课化为层流边界层与湍流边界层，而湍

流边界层贴壁处仍存在一层极薄的层流底层。

10.流体在管内流动的流态用以流体平均流速计算的雷诺数

来判断。为层流；

为旺盛湍流；为过渡流。

称为管流临界雷诺数。应当注意，

时，流动入口段的边界层流动也是层流，时，流动入

口段中边界层的发展具有自己的特点，开始是层流边界层，然后转变为湍流边界层。

11.若流体受迫横向外掠圆管，流体接触管面后，从两侧绕过，并形成边界层。

其特征是开始为层流边界层，进而转变为湍流，随后发生边界层脱离壁面的现象，出现涡流区。

12.热边界层：以为外缘线，该外缘线到壁面间的流体薄

层称为热边界层；任意x处，该外缘线上对应点至壁面间的垂直距离称为

热边界层厚度，记为。

13.热边界层内流体运动的状态对于对流换热起着决定性的影响。

14.热边界层厚度与流体边界层的关系：

o可见，若要满足，条件只能是

Pr <1这意味着，对于Pr <1的流体，流动边界层的厚度小于

热边界层的厚度。

15.Pr可分为3类：的流体，如油类；的流体，如空

气；的流体，如液态金属。Pr的大小反应了流体的动量传递能力与热量传递能力比值的大小。

16.边界层计算很重要，总结几个公式：

计算准则方程式，各准则的物性均用边界层平均温度

作为定性温度。

17.计算步骤：

1.首先要有温度数据确定流体的热物性参数

2.计算Re数，确定流态

3.选定计算式

18.外掠平壁湍流换热

适用范围为:，定形尺寸

为板长l，定性温度为

19.管内湍流受迫流动换热：

20.相似理论：

21.雷诺准则：,动量微分方程式惯性力

项和粘性力项倍数之比，它的大小表征了流体流动时惯性力与粘性力的相对大小，而流动时惯性力与粘性力相互矛盾和作用的结果。Re增大，说明惯性力作用扩大，Re的大小反映了流体的流态。

22.格拉晓夫准则：,自然对流动量微分方程式浮升力

项和粘性力项相似倍数之比，表征浮升力与粘性力的相对大小，流体自然对流状态是浮升力与粘性力相互矛盾和作用的结果，Gr的增长，表明浮升力作用的增长。

23.普朗特准则：,因为包含了流体的重要物性，又称物性准则。

V反应流体分子传递动量的能力，则反应流体分子扩散热量的能力，

顾Pr的大小反映了流体的动量传递能力与热量传递能力的相对大小。

24.怒谢尔特准则：Nu=hl/λ

1. 管内受迫对流换热：

1) 流动入口段：在边界层分析中曾经指出，流体以均匀速度流入圆管后，由于流体的粘性作用，在管壁面上形成了轴对称的换装流动边界层。在管子入口处，边界层厚度δ=0，以后δ沿流动方向逐渐增厚，从入口处起精力了某一距离l后，边界层在管中心汇合，此时δ=R。边界层在管中心汇合之前的这一段距离称流动入口段。

2) 流动充分发展段：入口段之后，流态定型，对于稳态流动，截面上的速度分布不在发生变化，进入流动充分发展段。

3) 充分发展段的流态有雷诺数Re=umd/v来判定：Re＜2300 层流 2300＜Re＜10^4 过渡流 Re＞10^4 旺盛湍流

Um是关节面平均速度定形尺寸为管内径d，m

4) 充分发展段的重要特征：常物性流体在热充分发展段受迫对流换热时，无论层流流动还是湍流流动，其局部表面传热系数Hx=常数

2. 管内流体平均速度与平均温度：

1) 层流和湍流在速度分布上有明显差别。层流时管内速度分布呈现抛物线形状，理论上分析表明，层流时管内界面平均速度um为管中心最大截面速度umax的一半。湍流状态下，速度分布比较扁平，um/umax=f（Re），Re越大，比值亦越大。

2) 管内流体平均温度：

管内流体平均温度分为关节面流体平均温度tf和全官场流体平均温度tf。通常在管内对流换热计算或实验研究中，常以tf作为定性温度以确定物性参数，换热温差的计算也必须确定tf。为确定tf，首先必须求出关节面平均温度。

3. 常物流边界条件

常物性流体，长热流边界条件下，流体温度、流体截面平均温度和管壁面温度沿x方向均呈相同的线性变化规律。

全管长流体的平均温度为：tf=（tf’+tf’’）/2

全管长流体与管壁间的平均温度差，可近似去进出口两端温度差的算术平均值：t=（t’+t’’）/2其中，进口端平均温差t’=tw’-tf’；出口端温差

t’’=tw’’-tf’’

4. 常壁温边界条件

常壁温边界条件下，流体界面平均温度tfx沿x方向按指数规律变化，热充分发展段hx=常数

全管长流体与壁面间的平均温度差tm=（t’-t’’）/ln(t’/t’’)

tm称为对数平均温差。

求得tm后，可按下式计算全管长流体平均温度tf

tf=tw±tm

加热流体时用-号，冷却流体时用+号

5. 影响管内受迫对流换热的其他因素：

1) 物性场的不均匀性

粘度的不同将导致有温差时速度场与等温流动时速度场产生明显的差异。设曲线1为等温流时的速度分布，若管内流体为液体，液体的粘度随温升而降低，当tw ＜tf时，液体被冷却，避免附近的液体粘度叫管中心处高，粘性力增大，速度将低于等温流的情况，这是的速度分布将变成曲线2的情形。如tw＞tf，液体被加热，则速度分布将变成曲线3.显然在壁面上曲线3的速度梯度大于曲线2的速度梯度。在流体平均温度相同的情况下，这种现象将造成加热液体时表面传热系数高于冷却液体时的表面传热系数。

对于气体，情形与液体相反，他的粘度随温升而增大。

2) 流体在粗糙壁面上的流动，当流态为旺盛湍流时，层流底层δ＜k时，流体将越过突出点在熬出引起涡流，使凹处的流动得到改善，此外，粗糙点扩大了换热面积，是换热得到强化，因此，表面传热系数h将大于同样情况下的光滑管内流动换热。

3) 对于层流，层流边界层厚度δ＞k，粗糙点将被淹没，凹处的流动情况较差，对流作用减弱，虽然粗糙点也扩大了换热面积，但2中影响的综合结果显示出换热与管壁粗糙无关。

6. 管内受迫对流换热计算

准则函数关系式如p163（15）式

团流换热关系式 Nuf=0.023Re0.8Prfn

加热流体时 n=0.4 冷却流体时 n=0.3

当流体与管壁间存在较大温差时，实验关联式如P164（8.9）式

7. 外掠单圆管

1) 流动边界层特征

流体绕流圆管壁时，边界层内流体的压强、流速以及流向都将压着弯曲面发生很大的变化，从而影响换热。按照边界层理论的分析，按壁面法线方向dp/dy=0，因此主流区压力变化的规律同样适用于边界层内。

大约在圆管的前半部分，主流速度沿程增加，压强沿程降低，但在管子的后把部分，主流速度按成降低，而压强盐城增大，因此，在减压增速区，流体依靠本身的动能和正压差的推动作用来克服粘性力的阻碍，是的边界层内的流体保持向前流动的趋势。在增压减速区，速度沿程减小是的流体本身的动能也沿程减小，流体的这部分动能出需克服粘性力的滞缓以外，还需要克服负压差的阻碍，必然从壁面上某一位置开始速度梯度达到0，避免流体停止向前流动，并随后产生反响的会留，但稍微离开壁面不远处的流体，由于粘性力的影响逐渐减小以及主流区流体对他的带动作用，热然保持向前流动的趋势。0点成为分离点，也成扰流脱体的气垫，随后出现分离区。在分离区，流体的前进与会留形成涡旋，涡束，从而破坏了正常流动的边界层。

托提点的位置取决于Re，由于湍流边界层中流体的动能大于层流，顾湍流脱体点位置比层流靠后。

8. 外掠管束

多数管式换热设备，管外流体一般多设计成从垂直管轴方向冲刷管束。换热设备的管束排列方式很多，主要是顺排和叉排两种最为普遍。叉排时，流体在管间交替收缩和扩张的弯曲通道中流动，而顺排时则留到相对比较平直，并且当流速低

传热学考研知识点总结 (1)

传热学考研知识点总结对流换热是怎样的过程,热量如何传递的?如下是小编整理的传热学考研知识点总结，希望对你有所帮助。传热学考研知识点总结§1-1 “三个W” §1-2 热量传递的三种基本方式§1-3 传热过程和传热系数要求：通过本章的学习，读者应对热量传递的三种基本方式、传热过程及热阻的概念有所了解，并能进行简单的计算，能对工程实际中简单的传热问题进行分析。作为绪论，本章对全书的主要内容作了初步概括但没有深化，具体更深入的讨论在随后的章节中体现。本章重点： 1.传热学研究的基本问题物体内部温度分布的计算方法热量的传递速率增强或削弱热传递速率的方法 2.热量传递的三种基本方式 (1).导热：依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递。传热学重点研究的是在宏观温差作用下所发生的热量传递。傅立叶导热公式： (2).对流换热：当流体流过物体表面时所发生的热量传递过程。牛顿冷却公式： (3).辐射换热：任何一个处于绝对零度以上的物体都具有发射热辐射和吸收热辐射的能力，辐射换热就是这两个过程共同作用的结果。由于电磁波只能直线传播，所以只有两个物体相互看得见的部分才能发生辐射换热。黑体热辐射公式：实际物体热辐射：

传热过程及传热系数：热量从固壁一侧的流体通过固壁传向另一侧流体的过程。最简单的传热过程由三个环节串联组成。传热学研究的基础傅立叶定律能量守恒定律+ 牛顿冷却公式 + 质量动量守恒定律四次方定律本章难点 1.对三种传热形式关系的理解各种方式热量传递的机理不同，但却可以同时存在于一个传热现象中。 2.热阻概念的理解严格讲热阻只适用于一维热量传递过程，且在传递过程中热量不能有任何形式的损耗。思考题： 1.冬天经太阳晒过的棉被盖起来很暖和，经过拍打以后，效果更加明显。为什么？ 2.试分析室内暖气片的散热过程。 3.冬天住在新建的居民楼比住旧楼房感觉更冷。试用传热学观点解释原因。 4.从教材表1-1给出的几种h数值，你可以得到什么结论？ 5.夏天，有两个完全相同的液氮贮存容器放在一起，一个表面已结霜，另一个则没有。请问哪个容器的隔热性能更好，为什么? §2-1 导热的基本概念和定律§2-2 导热微分方程§2-3 一维稳态导热 §2-4伸展体的一维稳态导热

(完整版)传热学期末考试试题

传热学（一）第一部分选择题 ?单项选择题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分）在每小题列出的四个选项中只有一个选项是符合题目要求的，请将正确选项前的字母填在题后的括号内。 1. 在稳态导热中 , 决定物体内温度分布的是 ( B) A. 导温系数 B. 导热系数 C. 传热系数 D. 密度 2. 下列哪个准则数反映了流体物性对对流换热的影响 ?(C ) 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 ( B)

A. B. C. D. 4. 绝大多数情况下强制对流时的对流换热系数 (C ) 自然对流。 A. 小于 B. 等于 C. 大于 D. 无法比较 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（D ） 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，如果流速等条件相同，则（ C） A. 粗管和细管的相同 B. 粗管内的大 C. 细管内的大 D. 无法比较 7. 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 B. 顺流大于逆流 C. 两者相等 D. 无法比较

8. 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 B. 辐射力 C. 反射辐射 D. 黑度 9. （D ）是在相同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，而遮热板表面的黑度应（B ） A. 大一点好 B. 小一点好 C. 大、小都一样 D. 无法判断第二部分非选择题 ?填空题（本大题共 10 小题，每小题 2 分，共 20 分） 11. 如果温度场随时间变化，则为。非稳态温度场

传热学重点汇总

1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 7何谓膜状凝结过程，不凝结气体是如何影响凝结换热过程的？蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。 16试说明管槽内强制对流换热的入口效应。流体在管内流动过程中，随着流体在管内流动局部表面传热系数如何变化的？外掠单管的流动与管内的流动有什么不同管槽内强制对流换热的入口效应：入口段由于热边界层较薄而具有比较充分的发展段高的表面传热系数。入口段的热边界层较薄，局部表面传热系数较高，且沿着主流方向逐渐降低。充分发展段的局部表面传热系数较低。外掠单管流动的特点：边界层分离、发生绕流脱体而产生

回流、漩涡和涡束。 19为什么二氧化碳被称作“温室效应”气体？气体的辐射与吸收对波长具有选择性，二氧化碳等气体聚集在地球的外侧就好像给地球罩上了一层玻璃窗：以可见光为主的太阳能可以达到地球的表面，而地球上一般温度下的物体所辐射的红外范围内的热辐射则大量被这些气体吸收，无法散发到宇宙空间，使得地球表面的温度逐渐升高20试分析大空间饱和沸腾和凝结两种情况下，如果存在少量不凝性气体会对传热效果分别产生什么影响？原因？对于凝结，蒸气中的不可凝结气体会降低表面传热系数，因为在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大。蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层。因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。大空间饱和沸腾过程中，溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化，这是因为，随着工作液体温度的升高，不凝结气体会从液体中逸出，使壁面附近的微小凹坑得以活化，成为汽泡的胚芽，从而使q~Δt沸腾曲线向着Δt 减小的方向移动，即在相同的Δt下产生更高的热流密度，强化了传热。 21太阳能集热器的吸收板表面有时覆以一层选择性涂层，使表面吸收阳光的能力比本身辐射能力高出很多倍。请问这

重庆大学_837传热学一_《传热学》(第一版)王厚华模拟题(2套)_考研专业课

模拟试题一一、填空题（共20分，每小题2分） 1.传热过程是由导热、A、B三种基本传热方式组合形成的。 2.导热微分方程式是根据热力学第一定律和 A定律所建立起来的描写物体的温度随 B 变化的关系式。 3.对流换热过程是靠 A和 B 两种作用来完成热量传递的。 4.气体只能辐射和吸收某一定波长范围的能量，即气体的辐射和吸收具有明显的A。 5.对服从兰贝特定律的物体，辐射力E与任意方向辐射强度I之间的关系式为 A 。 6.热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了 A 。 7.自然对流换热在 A 条件下发生关于特征长度的自模化现象。 8.有效辐射包括 A 和 B 两部分能。 9.不稳态导热采用有限差分方法求解温度场，节点的隐式差分方程是采用 A 差分方法获得的，此差分方程 B 稳定性条件。 10.常物性流体管内受迫流动的充分发展段，沿管长流体的断面平均温度在常壁温边界条件下呈 A 规律变化。一、判断题，对的画√，错的画×（共10分，每小题2分） 1.流体外掠光滑管束换热时，第一排管子的平均表面传热系数最大。（） 2.为减少保温瓶的辐射散热，将瓶胆的两层玻璃之间抽成真空。（） 3.水在水平圆管内受迫流动，管外是空气自然对流，为强化传热应把肋片安装在圆管外表面。（） 4.由两种不同材料制成的大平壁紧密接触时进行稳态导热过程，若已知

121223,t t t t δδδ==->-，则 12<λλ 。（） 5. 有一冷凝器，饱和蒸汽在管外凝结成饱和液体，冷却水在管内流，则其平均温差m t ?与流动方式无关。（）二、解释名词与基本概念（20分，每小题4分） 1. 温度梯度 2. 努谢尔特准则及其物理本质 3. 肋片效率 4. 辐射强度 5. 传热过程三、简答及说明题（共40分，每小题8分） 1. 为什么潮湿的多孔材料的导热系数不但比干多孔材料的导热系数大，而且还比水的导热系数大？ 2. 流体在管内受迫流动换热的其它条件相同时，直管和弯管（如螺旋管）何者换热强？为什么？ 3. 试说明Bi 数的物理意义。表面上看Bi 数与Nu 数的表达式相同，其差别是什么？ 4. 简述窗玻璃的温室效应现象。 5. 增强传热有哪些方法？说出3种方法。最有效的措施应从何处入手？为什么？五、计算题（共60分） 1. 空气在壁温94o w t C =的大管道中流动，用热电偶测量空气温度，热 1δ2 δ1 t 2 t 3 t 1 λ2 λt x 4题图

传热学知识点资料讲解

常用的相似准则数：①努谢尔特：Nu=aL/λ分子是实际壁面处的温度变化率，分母是原为l的流体层导热机理引起的温度变化率反应实际传热量与导热分子扩散热量传递的比较。Nu大小表明对流换热强度。②雷诺准则Re=WL/V Re大小反映了流体惯性力和粘性力相对大小。Re是判断流态的。③格拉小夫准则Gr=gβ△tL3/V2 Gr的大小表明浮升力和粘性力的的相对大小，Gr表明自然流动状态兑换热的影响。 ④普朗特准则： Pr=V/a Pr表明动量扩散率与热量扩散率的相对大小。辐射换热时的角系数：①相对性②完整性③可加性热交换器通常分为三类：间壁式、混合式和回热式，按传热表面的结构形式分为管式和板式间壁式热交换器按两种流体相互间的流动方向热交换器分为分为顺流，逆流，交叉流。导温系数α也称为热扩散系数或热扩散率，它象征着物体在被加热或冷却是其内部各点温度趋于均匀一致的能力。Α大的物体被加热时，各处温度能较快的趋于一致。传热学考研总结 1傅里叶定律：单位时间内通过单位截面积所传递的热量，正比例于当地垂直于截面方向上的温度变化率 2集总参数法：忽略物体内部导热热阻的简化分析方法 3临界热通量：又称为临界热流密度，是大容器饱和沸腾中的热流密度的峰值 4效能：表示换热器的实际换热效果与最大可能的换热效果之比 5对流换热是怎样的过程，热量如何传递的？对流换热：指流体各部分之间发生宏观运动产生的热量传递与流体内部分子导热引起的热量传递联合作用的结果。对流仅能发生在流体中，而且必然伴随有导热现象。对流两大类：自然对流（不依靠泵或风机等外力作用，由于流体内部密度差引起的流动）与强制对流（依靠泵或风机等外力作用引起的流体宏观流动）。影响换热系数因素：流体的物性，换热表面的形状与布置，流速，流动起因（自然、强制），流动状态（层流、湍流），有无相变。 6何谓凝结换热和沸腾换热，影响凝结换热和沸腾换热的因素？蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热传递给壁面的过程称为凝结过程。如果凝结液体能很好的润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝结形式称为膜状凝结。如果凝结液体不能很好地润湿壁面，在壁面上形成一个个小液珠，这种凝结方式称为珠状凝结。液体在固液界面上形成气泡引起热量由固体传递给液体的过程称为沸腾换热。按沸腾液体是否做整体流动可分为大容器沸腾（池沸腾）和管内沸腾；按液体主体温度是否达到饱和温度可分为饱和沸腾和过冷沸腾。不凝结气体对凝结换热过程的影响：在靠近液膜表面的蒸气侧，随着蒸气的凝结，蒸气分压力减小而不凝结气体的分压力增大；蒸气在抵达液膜表面进行凝结前，必须以扩散方式穿过聚集在界面附近的不凝结气体层，因此，不凝结气体层的存在增加了传递过程的阻力。影响凝结换热的因素：不凝结气体、蒸汽流速、管内冷凝、蒸汽过热度、液膜过冷度及温度分布非线性。影响沸腾换热的因素：不凝结气体（使沸腾换热强化）、过冷度、重力加速度、液位高度、管内沸腾。 7强化凝结换热和沸腾换热的原则？强化凝结换热的原则：减薄或消除液膜，及时排除冷凝液体。强化沸腾换热的原则：增加汽化核心，提高壁面过热度。 8试以导热系数为定值，原来处于室温的无限大平壁因其一表面温度突然升高为某一定值而发生非稳态导热过程为例，说明过程中平壁内部温度变化的情况，着重指出几个典型阶段。首先是平壁中紧挨高温表面部分的温度很快上升，而其余部分则仍保持原来的温度，随着时间的推移，温度上升所波及的范围不断扩大，经历了一段时间后，平壁的其他部分的温度也缓慢上升。主要分为两个阶段：非正规状况阶段和正规状况阶段 9灰体有什么主要特征？灰体的吸收率与哪些因素有关？

传热学核心考点模拟试题

传热学模拟试题（一）一．填空题 1．导热系数是由式定义的，式中符号q表示沿n方向的，是。 2．可以采用集总参数法的物体，其内部的温度变化与坐标。 3．温度边界层越________，则对流换热系数越小，为了强化传热，应使温度边界层越________越好。 4．凝结换热的两种形式是和。 5．保温材料是指的材料。 6．P r(普朗特数)即，它表征了的相对大小。 7．热辐射是依靠传递能量的，它可以在进行。 8．同一温度下黑体的辐射能力、吸收能力。 9．热水瓶的双层玻璃中抽真空是为了。 10.换热器传热计算的两种方法是。二．单项选择题 1.热量传递的三种基本方式是( ) A.热对流、导热、辐射 B.复合换热、热辐射、导热 C.对流换热、导热、传热过程 D.复合换热、热辐射、传热过程 2.无量纲组合用于对流换热时称为 ( )准则。 A.R e(雷诺) B.P r(普朗特) C.N u(努谢尔特) D.G r(格拉晓夫) 3.对流换热以( )作为基本计算式。 A.傅立叶定律 B.牛顿冷却公式 C.普朗克定律 D.热路欧姆定律 4.下述几种方法中，强化传热的方法是( )。 A.夹层抽真空 B.增大当量直径 C.增大流速 D.加遮热板 5.当采用加肋片的方法增强传热时，将肋片加在( )会最有效。 A.换热系数较大一侧 B.换热系数较小一侧 C.随便哪一侧 D.两侧同样都加 6.下列各参数中，属于物性参数的是( ) A.换热系数 B.传热系数 C.吸收率 D.导温系数 7.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( )材料放在内层。

建环期末考试传热学答案B

一、选择 1.下列（D）准则反映了流体物性对对流换热的影响。 a.雷诺数 b.瑞利数 c.普朗特数 d.努谢尔特数 2.绝大多数下强制对流换热的换热系数（A）自然对流。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较 3.（B）反映了物质的导热能力的大小。 a.热流密度 b.导热系数 c.对流换热系数 d.温度梯度 4.当Fo数（A）0.2时，瞬态温度场的变化进入正常情况阶段。 a.大于 b.小于 c.等于 d.无法比较 5.在相同进出口温度条件下，逆流和顺流的平均温差关系为（A） a.逆流大于顺流 b.顺流大于逆流 c.二者相等 d.无法比较 6.（C）传热不需要冷热物体直接接触? a.导热 b.热对流 c.热辐射 d.以上几种都不是 7.如果在水冷壁的管子里结了一层水垢，其他条件不变，管壁温度与无水垢时相比将（B） a.不变 b.提高 c.降低 d.随机改变 8.某一传热过程的热流密度q=500W/m2，冷、热流体间的温差为10℃，其传热系数和单位面积的总传热热阻各为多少?（C） a.K=50W/（m2〃K）r=0.05m2〃K/W b.K=0.02W/（m2〃K）r=50m2〃K/W c..K=50W/（m2〃K）r=0.02m2〃K/W d..K=50W/（m2〃K）r=0.05K/W 9.黑体表面的有效辐射（D）对应温度下黑体的辐射力。 a.大于 b.小于 c.无法比较 d.等于 10.下列各种方法中，属于削弱传热的方法是（D） a.增加流体流速 b.管内加插入物增加流体扰动 c.设置肋片 d.采用导热较小的材料使导热热阻增加二、填空题 1.传热学是研究在温差作用下热量传递_过程规律的科学。 2.热传递的三种方式分别为热对流、导热和热辐射。 3.兰贝特余弦定律是指黑体在任何方向上的定向辐射强度与方向无关，符合兰贝特余弦定律的表面有黑体、漫灰表面。 4.按照导热机理，水的汽液固三种状态中，气态状态下导热系数最小。 5.肋片效率ηf的定义是肋片实际散热量与肋片处于肋基温度下的比值。 6.一大平壁传热过程的传热系数为100W/（m2〃K），热流体侧的传热系数为200W/（m2〃K），冷流体侧的传热系数为250W/（m2〃K），平比厚度5mm，则该平壁的导热系数为__，导热热阻为__。三、判断 1.手摸在铜板和木板上，很快就会感到铜板比木板冷的多，这是由于铜的导热系数大于木板的导热系数的缘故。F 2.用套管温度计测量温度时，为减小测量误差，常采用导热系数较小的材料作套管。F 3.黑体就是可以全部吸收透射到其表面上的所有波长的辐射能量。T 4.对一维肋片，导热系数越高，沿肋高方向的热阻越小，因而沿肋高方向的温度变化越小。T 5.同一块砖，在受潮时候的导热系数大于干燥时的导热系数T 四、名词解释 1.热边界层：当壁面与流体间有温差时，会产生温度梯度很大的热边界层。

重庆大学_837传热学一_《传热学》(第一版)王厚华期末题(2套)_考研专业课

2009--2010学年第一学期学号：姓名：一、名词解释（每小题4分，共24分） 1、热传导； 2、对流传热； 3、辐射传热； 4、传热过程；二、简答题（每小题6分，共24分） 1、为热扩散率，请解释其物理意义。一般木材的热扩散率约为a =1.5×10-7 m2/s , 紫铜(纯铜)的热扩散率约为a = 5.33×10-5 ，分别对同样长短粗细的木棒和紫铜棒加热时，分析所产生的现象。 2、集总参数法含义及其适用条件 3、两流体平行流动时的温度分布如下图所示，请写出图(a)~(e)中流体的物态变化情况。 4、不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值？其影响程度如何？凝汽器如何解决这个问题三、综合分析题（每小题15分，共60分） 1、普朗特数的物理意义是什么？分析当、Pr＝1、时，流体的热边界层和流动边界层的厚度变化规律。 2、采用强化传热技术开发高效的传热设备，以便在较小的设备上获得更大的生产能力和效益，成为现代工业发展的一个重要问题。根据你的理解谈谈热交换过程的强化途径及实现方法。 3、某蒸发器的管壁厚3mm，材料是钢。长久使用后其表面覆盖一层厚为0.5mm的水垢。试求传热系数的变化，并就计算结果讨论水垢对传热系数的影响。已知：α沸＝2791 W/(m2·K)，α冷凝＝11630 W/(m2·K)，λ钢=46.5 W/(m·K)，λ水垢=1.745 W/(m·K) 4、蒸汽管外包扎两层厚度相同的绝热层，外层的平均直径为内层的2倍，导热系数为内层的2倍。若两层互换位置，其他条件不变，问每米管长热损失改变多少？哪种材料放内层好？

2008--2009学年第一学期学号：姓名：一、问答题 (42分，每小题7分) 1．图1示出了常物性、有均匀内热源、二维稳态导热问题局部边界区域的网格配置，试用热平衡法建立节点0的有限差分方程式（设?=?x y ）。 2．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？ 3．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？ 4．一块厚度为2()δδδ-≤≤x 的大平板，与温度为f t 的流体处于热平衡。当时间 0τ>时，左侧流体温度升高并保持为恒定温度2f t 。假定平板两侧表面传热系数相同，当0δλ=→h Bi 时，试确定达到新的稳态时平板中心及两侧表面的温度，画出相应的板内及流体侧温度分布的示意性曲线，并做简要说明。 5．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？ 6．强化空气－水换热器传热的主要途径有哪些，请列出任意三种途径？二、计算题 (58分) 1．(18分) 一块大平板，厚度5cm δ=，有内热源? Φ，平板中的一维稳态温度分布 ? Φ

传热学复习题2012-2014答案要点

传热学复习题 1.试分别用数学语言将传热学术语说明导热问题三种类型的边界条件。答：① 第一类边界条件：)(01ττf t w =>时， ② 第二类边界条件： )()( 02τλτf x t w =??->时 ③ 第三类边界条件： )()( f w w t t h x t -=??-λ 2. 肋片高度增加引起两种效果：肋效率下降及散热表面积增加。因而有人认为，随着肋片高度的增加会出现一个临界高度，超过这个高度后，肋片导热热数流量反而会下降。试分析这一观点的正确性。答：错误，因为当肋片高度达到一定值时，通过该处截面的热流密度为零。通过肋片的热流已达到最大值，不会因为高度的增加而发生变化。 3. 什么叫非稳态导热的正规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些什么特点? 答：非稳态导热过程进行到一定程度,初始温度分布的影响就会消失，虽然各点温度仍随时间变化,但过余温度的比值已与时间无关，只是几何位置(δ/x )和边界条件(Bi 数) 的函数，亦即无量纲温度分布不变，这一阶段称为正规状况阶段或充分发展阶段。这一阶段的数学处理十分便利，温度分布计算只需取无穷级数的首项进行计算。 4. 试说明Bi 数的物理意义。o Bi →及∞→Bi 各代表什么样的换热条件?有人认为, ∞→Bi 代表了绝热工况,你是否赞同这一观点,为什么? 答；Bi 数是物体内外热阻之比的相对值。o Bi →时说明传热热阻主要在边界，内部温度趋于均匀，可以用集总参数法进行分析求解；∞→Bi 时，说明传热热阻主要在内部，可以近似认为壁温就是流体温度。认为o Bi →代表绝热工况是不正确的，该工况是指边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。 5、与完全的能量方程相比，边界层能量方程最重要的特点是什么？答：与完全的能量方程相比，它忽略了主流方向温度的次变化率 σα22x A ，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。 6. 对流换热问题完整的数字描述应包括什么内容？既然对大多数实际对流传热问题尚无法求得其精确解，那么建立对流换热问题的数字描述有什么意义？

重庆大学10年传热学真题

重庆大学2010年硕士研究生入学考试试题重庆大学科目代码：837 科目名称：传热学一特别提醒考生：答题一律做在答题卡上（包括填空题、选择题、改错题等），直接做在试题试题上按零分记。一、解释下列名词（每个5分，共二十分） 1.热扩散率 2.温度边界层 3.定向辐射强度 4.传热过程二、解答下列问题（每小题10分，本大题共70分） 1.一截面为矩形的均质长条的断面图如图1所示，底部绝热，其余各边与周围流体进行对流换热，流体温度为t f，两侧面表面传热系数为h1，顶部为h2；物体的导热系数为λ，内不具有均匀内热源?（W/m3）。设过程是稳态的，试写出该物体内温度场的数学描述（包括导热微分方程和定阶条件）。图1 图2 2.试说明Bi数的物理意义，Bi→0及Bi→∞各代表什么样的换热条件？有人认为Bi→0代表了绝热工况，这一观点是否正确，为什么？ 3.如图2所示，设有一个二维物体经历稳态导热过程，其平直边界受对流和辐，射冷却，已知物体导热系数为λ，表面黑度为?，流体与环境温度都为t ∞表面传热系数为h，周围环境可视为无限大空间，试列出边界结点（m,n）的

温度离散方程（不要求整理）。 4.对流换热问题完整的数学描写应包括哪些内容？既然对大多数实际对流换热问题尚无法求得精确解，那么建立对流换热问题的数学描写有何意义？ 5.试比较竖壁上自然对流换热与膜状凝结换热的异同。 6.选择太阳能集热器的表面涂层时，涂料表面光谱吸收比随波长变化的最佳特性是什么？有人认为取暖用的辐射采暖片需要涂上这种材料，你认为合适吗？ 7.强化换热器内空气---水的传热过程主要途径有哪些？请列出任意三种途径。三．计算题（每小题20分，共60分） 1.用热电偶来测量气流的温度，热电偶结点可近视看作圆球，设气流和热电偶结点间的表面对流传热系数h=400W/(m2K)，热电偶定压比热容c p=400J/(kg.K)，密度ρ=8500Kg/m3。（1）若时间常数为1s，求热电偶结点的直径。（2）若将初温为25℃、时间常数为1s的热电偶放入200℃的气流中，热电偶结点温度达到199℃度需要多少时间？（3）若气流通道内壁温度为100℃，热电偶结点的发射率为0.88，忽略热电偶丝的导热损失，热电偶测得的气流温度为195℃，求气流的实际温度。 2.采用测定铂丝电阻的方法可间接测出横掠铂丝的空气速度。现测得铂丝直径为d=0.1mm，长10mm，电阻为0.2 ?，通过的电流为1.2A，表面温度为200℃，空气温度为20℃。已知Nu=0.911Re0.385Pr1/3，空气的物性参数见下表，求气流的速度U to。 3.如图3为一个半球表面3，其黑度为?3 =0.475，并且处于辐射平衡中。被半球表面所覆盖的圆盘的一半为灰体表面，记作表面1，其黑度为?1=0.35，温度T1=555K；而圆盘的另一表面即表面2为T2=333K的黑体。半球的直径为0.3m.试：（1）画出该系统的辐射网络图（2）计算表面1和表面2之间的辐射换热量。图3

(完整)第五版《传热学》常考思考题汇总,推荐文档

西安建筑科技大学传热学（郭亚军）常考简答题题目类型：10道简答题（*6分）三道大题14分/14分/12分无填空题无选择题重点看课后思考题哦绪论 1.用铝制的水壶烧开水时，尽管炉火很旺，但水壶仍然安然无恙。而一旦壶内的水烧干后，水壶很快就烧坏。试从传热学的观点分析这一现象。答：当壶内有水时，可以对壶底进行很好的冷却（水对壶底的对流换热系数大），壶底的热量被很快传走而不至于温度升得很高；当没有水时，和壶底发生对流换热的是气体，因为气体发生对流换热的表面换热系数小，壶底的热量不能很快被传走，故此壶底升温很快，容易被烧坏。 2.用一只手握住盛有热水的杯子，另一只手用筷子快速搅拌热水，握杯子的手会显著地感到热。试分析其原因。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然对流换热，自热对流换热的表面传热系数小，当快速搅拌时，杯内的水和杯壁之间为强制对流换热，表面传热系数大，热水有更多的热量被传递到杯壁的外侧，因此会显著地感觉到热。 3.有两个外形相同的保温杯A与B，注入同样温度、同样体积的热水后不久，A杯的外表面就可以感觉到热，而B 杯的外表面则感觉不到温度的变化，试问哪个保温杯的质量较好？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，经外部散热以后，温度变化很小，因此几乎感觉不到热。 4热水瓶胆剖面的示意图如附图所示。瓶胆的两层玻璃之间抽成真空，内胆外壁及外胆内壁涂了反射率很低的银。试分析热水瓶具有保温作用的原因。如果不小心破坏了瓶胆上抽气口处的密闭性，这会影响保温效果吗？解：保温作用的原因：内胆外壁外胆内壁涂了反射率很低的银，则通过内外胆向外辐射的热量很少，抽真空是为了减少内外胆之间的气体介质，以减少其对流换热的作用。如果密闭性破坏，空气进入两层夹缝中形成了内外胆之间的对流传热，从而保温瓶的保温效果降低。 5、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℃，1.01325×105Pa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。 6、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。 7、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。 8、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：，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。导热 1、在寒冷的北方地区，建房用砖采用实心砖还是多孔的空心砖好?为什么? 答：在其他条件相同时，实心砖材料如红砖的导热系数约为0．5W/(m·K)(35℃)，而多孔空心砖中充满着不动的空气，空气在纯导热(即忽略自然对流)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。 2、东北地区春季,公路路面常出现“弹簧”,冒泥浆等“翻浆”病害。试简要解释其原因。为什么南方地区不出现

传热学期末考试题

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：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。为50℃，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 =（）气流过平板时，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=0.3m 的圆盘被分为1、2两部分。表面1为灰体，T 1＝550K ，发射率ε1=0.6，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。

传热学重点知识复习资料合集

传热学重点知识复习资料合集一、名词汇总概述 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．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，简称对流传热。 4．导热原理：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情况下，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。 5．辐射传热：物体不断向周围空间发出热辐射能，并被周围物体吸收。同时，物体也不断接收周围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：热量从温度较高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：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的对流传热量，单位为W／(m2·K)。对流传热系数表示对流传热能力的大小。 8．辐射传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的辐射传热量，单位为W／(m2·K)。辐射传热系数表示辐射传热能力的大小。

9．复合传热系数：单位时间内单位传热面当流体温度与壁面温度差为1K是的复合传热量，单位为W／(m2·K)。复合传热系数表示复合传热能力的大小。 10．总传热系数：总传热过程中热量传递能力的大小。数值上表示传热温差为1K时，单位传热面积在单位时间内的传热量。 11．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。 12．等温面(线)：由物体内温度相同的点所连成的面（或线）。13．温度梯度：在等温面法线方向上最大温度变化率。 14．热导率：物性参数，热流密度矢量与温度降度的比值，数值上等于1 K／m的温度梯度作用下产生的热流密度。热导率是材料固有的热物理性质，表示物质导热能力的大小。 15．导温系数：材料传播温度变化能力大小的指标。 16．稳态导热：物体中各点温度不随时间而改变的导热过程。17．非稳态导热：物体中各点温度随时间而改变的导热过程。18．傅里叶定律：在各向同性均质的导热物体中，通过某导热面积的热流密度正比于该导热面法向温度变化率。 19．保温(隔热)材料：λ≤0.12 W/(m·K)(平均温度不高于350℃时)的材料。 20．肋效率：肋片实际散热量与肋片最大可能散热量之比。 21．接触热阻：材料表面由于存在一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。

29青理工成人高等教育期末考试传热学(专升本) 及参考答案

2019~_2020学年第 1 学期传热学课程试卷标准答案及评分标准 A(√)/B( ) 卷一、填空题 1．热量传递的三种基本方式为、、。（热传导、热对流、热辐射） 2．物体中各点温度不随时间而改变的热量传递过程为。（稳态传热过程） 3．如果温度场随时间变化，则为。（非稳态温度场） 4．已知导热系数为1 W/(m·K)，平壁厚0.02m，，其热阻为。（热阻为0.02m2.K/W） 5．导热基本定律是_____定律，可表述为。（傅立叶，） 6．已知材料的导热系数与温度的关系为λ＝λ0(1+bt)，当材料两侧壁温分别为t1、t2时，其平均导热系数可取下的导热系数。 (（t1+t2）/2) 7．第一类边界条件是。（给定物体边界上任何时刻的温度分布） 8．温度边界层是指。

（在流体温度场中壁面附近温度发生急剧变化的薄层。） 9．纯净饱和蒸气膜状凝结的主要热阻是。（液膜的导热热阻） 10．格拉晓夫准则的物理意义。（流体流动时浮升力与粘滞力之比的无量纲量）二、基本概念题 1.导热基本定律：当导热体中进行纯导热时,通过导热面的热流密度,其值与该处温度梯度的绝对值成正比,而方向与温度梯度相反。 2.凝结换热：蒸汽同低于其饱和温度的冷壁面接触时,蒸汽就会在壁面上发生凝结过程成为流液体。 3.黑体：吸收率等于1的物体。 4.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。 5.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。三、分析题 1．试用所学的传热学知识说明用温度计套管测量流体温度时如何提高测温精度。

东南大学传热学考试真题试卷与解析

东大2006—2007学年第二学期期末考试《传热学》试题（A卷）答案一、填空题(每空1分，共20分) 1、某物体温度分布的表达式为t=f(x ,y,τ),此温度场为二维（几维）、非稳态（稳态或非稳态）温度场。 2、当等温线图上每两条相邻等温线的温度间隔相同时，等温线的疏密可以直观地反映出不同区域导热热流密度的相对大小。 3、导热微分方程式是根据能量守恒定律和傅里叶定律建立起来的导热物体中的温度场应当满足的数学表达式。 4、工程上常采用肋片来强化传热。 5、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。 6、由于流动起因的不同，对流换热可以区别为强制对流换热与自然对流换热。 7、固体表面附近流体温度发生剧烈变化的薄层称为温度边界层或热边界层，其厚度定义为以过余温度为来流过余温度的99%处。 8、判断两个现象相似的条件是：同名的已定特征数相等；单值性条件相似。 9、凝结有珠状凝结和膜状凝结两种形式，其中珠状凝结有较大的换热强度，工程上常用的是膜状凝结。 10、遵循兰贝特定律的辐射，数值上其辐射力等于定向辐射强度的π倍。 11、单位时间内投射到表面的单位面积上总辐射能为投入辐射，单位时间内离开表面单位面积的总辐射能为该表面的有效辐射，后者包括表面的自身辐射和投入辐射被反射的部分。二、选择题（每题2分，共16分） 1、下列说法不正确的是（D ） A、辐射换热不依赖物体的接触而进行热量传递； B、辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化； C、一切物体只要其温度T＞0K，都会不断地发射热射线； D、辐射换热的大小与物体温度差的四次方成正比。 2、大平板采用集总参数法的判别条件是（C） A．Bi>0.1 B．Bi=1 C．Bi<0.1 D．Bi=0.1

《传热学B》期末考试试题及答案

汽车工程学院本科课程考试试卷考试课程与试卷类型：传热学B —A 姓名：学年学期：学号：考试时间：班级：一、简答题（每题4分，共40分） 1. 黑体的单色辐射率最大位置随温度升高是向长波方向还是向短波方向移动？这种移动的规律是由哪个定律确定的？ 2. 对于过热器中：高温烟气→外壁→内壁→过热蒸汽的传热过程次序为什么？ 3. 绝热边界是第几类边界条件？边界上的温度梯度是多少？ 4. 半径为R 的长圆柱，水平放置在空气中冷却，已知空气的表面传热系数为h ，导热系数为 1λ，圆柱体的导热系数为2λ，请写出此时的毕渥数与努塞尔数。 5. 有一表面为灰体的物体放在一个大房间中，试画出由该物体表面与房间内表面构成的封闭空间的辐射换热网络图。（房间面积与物体表面积相比可以认为无限大） 6. 暖气片的肋片加在空气侧，请解释原因？ 7. Bi 数满足什么条件，就可以使非稳态导热问题按第三类边界条件所求解的结果转化为第一类边界条件的解？为什么？ 8. 已知某黑体向外发出的定向辐射强度为)/(100002sr m W I b ?=，求该黑体的温度为多少？（写出计算依据） 9. 肋效率是不是越高越好？当肋效率1=f η时，肋高是多少？ 10. 有两块平行放置的大平壁，其中之一是黑体，另一块是灰体。若两者温度相等。试问黑体与灰体中哪个辐射力大？黑体与灰体之中哪个有效辐射大？为什么？二、实验题（共10分）写出水自然对流换热实验的数据整理成的公式形式，实验中如何实现自然对流换热？实验装置中的冷却管和辅助加热管有什么作用？三、计算题（每题10分，共50分，计算结果小数点后保留2位） 1. 在一台1-2型壳管式冷却器中，管内冷却水从16℃升高到35℃，管外空气从119℃下降到 45℃。空气流量为min /6.19kg ，温差修正系数92.0=ψ，换热器的总传热系数为 )/(842K m W k ?=。试计算所需的传热面积。（已知水)/(2.4K kg kJ c p ?=，空气)/(009.1K kg kJ c p ?=）。

传热学知识点总结

Φ-=B A c t t R 1211k R h h δλ=++传热学与工程热力学的关系： a 工程热力学研究平衡态下热能的性质、热能与机械能及其他形式能量之间相互转换的规律，传热学研究过程和非平衡态热量传递规律。 b 热力不考虑热量传递过程的时间，而传热学时间是重要参数。 c 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础。传热学研究内容传热学是研究温差引起的热量传递规律的学科，研究热量传递的机理、规律、计算和测试方法。热传导 a 必须有温差 b 直接接触 c 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量，不发生宏观的相对位移 d 没有能量形式的转化热对流 a 必须有流体的宏观运动，必须有温差； b 对流换热既有对流，也有导热； c 流体与壁面必须直接接触； d 没有热量形式之间的转化。热辐射： a 不需要物体直接接触，且在真空中辐射能的传递最有效。 b 在辐射换热过程中，不仅有能量的转换，而且伴随有能量形式的转化。 c ．只要温度大于零就有．．．．．．．．．能量．．辐射。．．． d ．物体的．．．辐射能力与其温度性质．．．．．．．．．．有关。．．．传热热阻与欧姆定律在一个串联的热量传递的过程中，如果通过各个环节的热流量相同，则各串联环节的的总热阻等于各串联环节热阻之和（I 总=I1+I2，则R 总=R1+R2）第二章温度场：描述了各个时刻．．．．物体内所有各点．．．．的温度分布。稳态温度场：：稳态工作条件下的温度场，此时物体中个点的温度不随时间而变非稳态温度场：工作条件变动的温度场，温度分布随时间而变。等温面：温度场中同一瞬间相同各点连成的面等温线：在任何一个二维的截面上等温面表现为肋效率：肋片的实际散热量ф与假设整个肋表面．．．处于肋基温度．．．．时的理想散热量ф0 之比接触热阻 Rc :壁与壁之间真正完全接触，增加了附加的传递阻力三类边界条件第一类：规定了边界上的温度值第二类：规定了边界上的热流密度值第三类：规定了边界上物体与周围流体间的表面．．传热系数．．．．h 及周围．．流体的温度．．．．．。导热微分方程所依据的基本定理傅里叶定律和能量守恒定律傅里叶定律及导热微分方程的适用范围适用于：热流密度不是很高，过程作用时间足够长，过程发生的空间尺度范围足够大不适用的：a 当导热物体温度接近0k 时b 当过程作用时间极短时c 当过成发生的空间尺度极小，与微观粒子的平均自由程相接近时