当前位置：文档库 › 传热学知识点

传热学知识点

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？

灰体的主要特征是光谱吸收比与波长无关。灰体的吸收率恒等于同温度下的发射率，

影响因素有：物体种类、表面温度和表面状况。（也是物体表面发射率的影响因素）

拓展：实际物体的吸收比除与自身表面的性质和温度有关以外，还与发出投入辐射的

物体的性质和温度有关。（因为实际物体的吸收具有选择性，因此吸收比与投入辐射按波长的能量分布有关）

10气体与一般固体比较其辐射特性有什么主要差别？

气体辐射的主要特点是：（1）气体辐射对波长有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的

11说明平均传热温差的意义，在纯逆流或顺流时计算方法上有什么差别？

平均传热温差就是在利用传热方程式来计算整个传热面上的热流量时，需要用到的整

个传热面积上的平均温差。

纯顺流和纯逆流时都可按对数平均温差计算式计算，只是取值有所不同。

拓展：引入对数平均温差的原因：因为在换热器中，冷、热流体的问题沿换热面是不

断变化的，因此冷热流体间的局部换热温差也是沿程变化的。

12边界层，边界层理论

（1）流场可划分为主流区和边界层区。只有在边界层区考虑粘性对流动的影响，在主

流区可视作理想流体流动。

（2）边界层厚度远小于壁面尺寸

（3）边界层内流动状态分为层流与紊流，紊流边界层内紧靠壁面处仍有层流底层

（4）边界层内温度梯度和速度梯度很大。

拓展：速度边界层：固体壁面附近温度发生剧烈变化的薄层

温度边界层：固体壁面附近速度发生剧烈变化的薄层

引入边界层的好处：

（1）缩小计算区域，由于边界层内温度梯度和速度梯度很大，边界层内动量微分方程

中的惯性力和粘性力以及能量微分方程中的导热和对流项不可忽略，而主流区却可视为理

想流体，因此可把精力集中在边界层中。

（2）边界层内的流动与换热也可利用边界层的特点加以简化。

13液体发生大容器饱和沸腾时，随着壁面过热度的增高，会出现哪几个换热规律不同

的区域？这几个区域的换热分别有什么特点？为什么把热流密度的峰值称为烧毁点？

分为四个区域：1、自然对流区，这个区域传热属于自然对流工况。2、核态沸腾区，换热特点：温压小、传热强。3、过度沸腾区：传热特点：热流密度随着温压的升高而降低，传热很不稳定。4、膜态沸腾区：传热特点：传热系数很小。

对于控制热流密度的情况（如电加热器）由于超过热流密度的峰值可能会导致设备烧毁，所以热流密度的峰值也称为烧毁点。

14阐述兰贝特定律的内容。说明什么是漫射表面？角系数具有哪三个性质？在什么情

况下是一个纯几何因子，和两个表面的温度和黑度没有关系？

兰贝特定律给出了黑体辐射能按空间方向的分布规律，它表明黑体单位面积辐射出去

的能量在空间的不同方向分布是不均匀的，按空间纬度角的余弦规律变化：在垂直于该表

面的方向最大，而与表面平行的方向为零。

定向辐射强度与方向无关（满足兰贝特定律）的表面称为漫射表面。

角系数的三个性质：相对性、完整性、可加性。

当满足两个条件：（1）所研究的表面是漫射的（2）在所研究表面的不同地点上向外发射的辐射热流密度是均匀的。此时角系数是一个纯几何因子，和两个表面的温度和黑度没

有关系。

15试述气体辐射的基本特点。气体能当灰体来处理吗？请说明原因

气体辐射的基本特点：（1）气体辐射对波长具有选择性（2）气体辐射和吸收是在整个容积中进行的。气体不能当做灰体来处理，因为气体辐射对波长具有选择性，而只有辐射

与波长无关的物体才可以称为灰体。太阳辐射也不可当做灰体，原因相同。

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。

18为什么在给圆管加保温材料的时候需要考虑临界热绝缘直径的问题而平壁不需要

考虑？

圆管外敷设保温层同时具有减小表面对流传热热阻及增加导热热阻两种相反的作用，

在这两种作用下会存在一个散热量的最大值，，在此时的圆管外径就是临界绝缘直径。而平壁不存在这样的问题。

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。请问这一现象与吉尔霍夫定律是否矛盾？原因？

基尔霍夫定律表明物体的吸收比等于发射率，但是这一结论是在“物体与黑体投入辐

射处于热平衡”这样严格的条件下才成立的，而太阳能集热器的吸收板表面涂上选择性涂层，投入辐射既非黑体辐射，更不是处于热平衡，所以，表面吸收阳光的能力比本身辐射

能力高出很多倍，这一现象与基尔霍夫定律不相矛盾。

22请说明Nu、Bi的物理意义，Bi趋于0和趋于无穷时各代表什么样的换热条件？

Nu数表明壁面上流体的无量纲温度梯度

Bi表明固体内部导热热阻与界面上换热热阻之比

Bi趋于0时平板内部导热热阻几乎可以忽略，因而任一时刻平板中各点的温度接近均匀，并随着时间的推移整体的下降，逐渐趋近于外界温度。

Bi趋于无穷时，表面的对流换热热阻几乎可以忽略，因而过程一开始平板的表面温度

就被冷却到外界温度，随着时间的推移，平板内部各点的温度逐渐下降而趋近于外界温度。

23举例说明什么是温室效应，以及产生温室效应的原因

位于太阳照耀下被玻璃封闭起来的空间，例如小轿车、培养植物的暖房等，其内的温

度明显地高于外界温度，这种现象称为温室效应。这是因为玻璃对太阳辐射具有强烈的选

择性吸收性，从而大部分太阳辐射能穿过玻璃进入有吸热面的腔内，而吸热面发出的常温

下的长波辐射却被玻璃阻隔在腔内，从而产生了所谓的温室效应。

24数值分析法的基本思想

对物理问题进行数值求解的基本思想可以概括为：把原来的时间、空间坐标系中连续

的物理量的场，用有限个离散点上的值的集合来代替，通过求解按一定方法建立起来的关

于这些值的代数方程，来获得离散点上被求物理量的值。

25强化沸腾的方法

强化沸腾的方法：1、强化大容器沸腾的表面结构，2、强化管内沸腾的表面结构。

传热学是研究热量传递过程规律的科学。?

热量传递过程是由导热、热对流、热辐射三种基本热传递方式组成。?

导热又称热传导，是指物体各部分无相对位移或不同物体之久而接触是依靠分子、原

子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。?导热系数是指单位厚度的物体具

有单位温度差时，在它的单位面积上每单位时间得到热量。它表示材料导热能力的大小。?

只依靠流体的宏观运动传递热量的现象称为热对流。?

流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程，称为对流换热。?表面传热系数是指单位面积上，流体与壁之间在单位温差下及单位时间内所传递的热量。?

h的大小表达了对流换热过程的强弱程度.?物体表面每单位时间、单位面积对外辐射

的热量称为辐射力。其大小与物体表面性质及温度有关。?

物体靠辐射进行的热量传递称为辐射换热。?

辐射换热特点：热辐射过程中伴随着能量形式转换(物体内能—电磁波能—物体内能)；

不需要冷热物体直接接触；不论温度高低，物体都在不停的相互发射电磁波能，相互辐射

能量。?

K称为传热系数，它表明单位时间、单位壁面积上，冷热流体间温差为1C时所传递的热量，反映传热过程的强弱.?导热理论基础?

温度场是指某一时刻空间所有各点温度的总称。?温度场不随时间变化而变化，称为稳态温度场。具有稳态温度场的导程叫稳态导热。温度场随时间变化的导热过程叫做非稳态

导热。?同一时刻，温度场中所有温度相同的点连接所构成的面叫做等温面。不同的等温面

与同一平面相交，则在此平面上构成的一簇曲线，称为等温线。?

自等温面上某点到另一个更等温面，以该点法线方向的温度变化率为最大。以该点法

线方向为方向，数值也正好等于这个最大的温度变化率的矢量称为温度梯度。?

单位时间单位面积上所传递的热量称为热流密度。?

凡平均温度不高于350C、导热系数不大于0.12W/（m.K）的材料称为保温材料。常见的保温材料有石棉，岩棉，矿渣棉，微孔硅酸钙，苯板，泡沫塑料，珍珠岩。?用单位体积单位时间内所发出的热量表示内热源强度。?第一类边界条件是已知任何时刻物体边界面上

的温度值。?第二类边界条件是已知任何时刻物体边界面上的热流密度。?

第三类边界条件是已知边界面周围流体温度Tf和边界面与流体之间的表面传热系数h.?

渗透厚度：它是伴随时间而变化的，它反映在所考虑的时间范围内，界面上热作用的

影响所波及的厚度。（若渗透厚度小于本身厚度，这时可以认为无题诗无限大物体）?

第二章?稳态导热?

管道外侧覆盖保温层时，必须注意，如果管道外径d2小于临界热绝缘直径dc，保温层外径dx在d2和d3范围内，管道的传热量ql反而比没有保温层时更大，直到保温层直

径大于d3时，才开始起到保温层减少热损失的作用。由此可见，只有当管道外径大于d2大于临界热绝缘直径dc时覆盖保温层才肯定能有效的起到减少热损失的作用。?

肋片效率等于实际与理想散热量之比。?第三章?非稳态导热?

非稳态导热温度的三个变化阶段：不规则变化阶段，正常规则变化阶段，新的稳态阶段。?

毕渥准则：Bi=h&/入，它表示物体内部导热热阻&/入与物体表面对流换热热阻1/h的比值。?当Bi<0.1时，平壁中心温度与表面温度的差别小于等于5%，温度接近均匀一致。?当Bi<0.1时，可近似的认为物体的温度是均匀的，这种忽略内部导热热阻，认为物体温度

均匀一致的分析方法称为集总参数法。?

时间常数越小表示测温元件越能迅速的反映流体温度变化。??

第五章?对流换热分析?

流体与固体壁直接接触时所发生的热量传递过程，称为对流换热?流体在壁面流动原因：一种是因为各部分温度不同而引起的密度差异所产生的流动，称为自然对流。另一种

是外力，如泵、风机、液面高差等作用产生的流动，称为受迫对流?

在一定条件下，流体在换热过程中会发生相变，这时换热称为相变换热。?

若两对流换热现象相似，它们的温度场、速度场、黏度场、导热系数场、壁面几何形

状都应分别相似，即在对应瞬间对应点各物理量分别成比例。?所谓同类现象是指那些用相同形式和内容的微分方程式所描述的现象。?必须同类现象才能谈相似?

由于描述现象的微分方程式的制约，物理场的相似倍数间有特定的制约关系，体现这

种制约关系，是相似原理的核心?注意物理量的时间性和空间性。?

彼此相似的现象，他们的同名相似准则必定相等。（Nu,Re,Pr）?

雷诺准则：平板Re=ul/v，?（u为流体流，l为板长，v为运动黏度）??Re=ud/v（?d 为管的直径）?Re的大小能反映流态。?普朗特准则：Pr=v/a（v为运动黏度，a为热扩散率）?

Pr反映了流体的动量传递能力与热量传递能力的相对大小。?努谢尔特准则：Nu=hl/入??Nu反映对流换热的强弱。?格拉晓夫准则：显示自然对流流态对换热的影响。?

判别相似条件：凡同类现象，单值条件相似，同名的已定准则相等，现象必定相似。?

影响对流换热的一般因素：1，流动的起因和流动的状,2，流体的热物理性质3，流体的相变4，换热表面的集合因素。?

流动边界层的特性：1，边界层极薄2，在边界层内存在较大的速度梯度3，边界层流态与紊流边界层机考壁处仍将是层流，成为层流底层 4.流场可划分为主流区和边界阶层区5，压强梯度仅沿x方向变化。?第六章?通过接触面的传热?

影响接触面热阻的因素：1，粗超度↑热阻↑2，压力↑热阻↑3，材料硬度匹配程度4，空隙中介质的导热?导热介质↑热阻↑。?第八章???热辐射的基本定律?

由于自身温度或热运动的原因而激发产生的电磁波传播，就称为热辐射。?热辐射特点：1）不依赖物体接触而进行热量传递2）辐射换热过程伴随着能量形式的两次转化（热力学

能-电磁波能-热力学能）3）一切物体只要其温度T>0K,都会不断地发射热射线4)可在真空中进行5）具有强烈的方向性6）辐射能有温度和波长有关7）发射辐射取决于温度的4次方。?

如果物体能全部吸收外来射线，即a=1,由于可见光亦被吸收而不被反射，入眼所见到

的颜色上呈现为黑色，故这种物体被定义为黑体?

如物体能全部反射外界投射过来的射线，即P=1，由于可见光全部被反射，颜色上呈

现为白色，故这种物体成为白体。?

如果外界投射过来的射线能够全部穿透，即t=1，则这种物体称为透明体。?在某给定辐射方向上，单位时间、单位可见辐射面积、在单位立体角内所发射全部波长的能量称为

定向辐射强度。?

在某给定辐射方向上，在单位时间、物体单位辐射面积、在单位立体角内所发射全部

波长的能量称为定向辐射力?单位时间内、物体单位辐射面积向半球空间内所发射全部波长

的总能量称为辐射力。?

单位时间内、物体单位辐射面积、在波长入附近的单位波长间隔内，向半球空间所发

射的能量称光谱辐射力?

实际物体的辐射力与同温度黑体的辐射力之比称为该物体的发射率?第九章?辐射换热计算?

角系数表示离开表面的辐射能中直接落到另一表面分数，仅取决于表面的大小和相对

位置?

角系数的性质：相对性，完整性，分解性。?

减少表面间辐射换热的有效方法是采用高反射比的表面涂层，或在表面间加设遮热板，这类有效措施称为辐射隔热。?

气体辐射特点：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积中进行辐射的强弱程度和穿过气体的录成绩气体的温度和分压有关。??????????????第十章?传热和换热器?记住P268?

对流与辐射并存的换热称为“复合换热”?增强传热方法：?1。扩展传热面积?2.改变流动状况3.改变流体物性 4.改变表面状况 5.改变换热面形状和大小?6.改变能量传递方式7.靠外力产生振荡，强化化热?

削弱传热原则：1.覆盖热绝缘材料 2.改变表面状况和材料结构??削弱传热的目的：减少热设备及其管道的热损失节省能源，保持温度积满足生活和生产的需要；以及保护设备。?

影响气体发射率的因素：1，气体温,2，涉嫌平均行程s和气体分压力p的乘积3，气体分压力和气体所处的总压力。?

太阳辐射在大气层中的减弱于以下因素有关：1，大气层中的水?二氧化碳?对太阳辐射吸收作用具有明显的选择性2，太阳辐射在大气层中遇到空气分子和微小尘埃就会产生散

射3，大气中的云层和较大的尘埃对太阳辐射器反射作用4，与太阳辐射通过大气层的行程有关。

1、?傅里叶定律P35：在导热的过程中，单位时间内通过给定截面的导热量，正比于垂直

该

截面方向上的变化率和截面面积，而热量传递的方向则与温度升高的方向相反。?

2、?热导率（导热系数）P6、P37：表征材料导热性能优劣的参数，即是一种热物性参数，

单位W/(m·k)。数值上，其定义为单位温度梯度（在1m长度内温度降低1K）在单位时间内经单位导热面所传递的热量。?

3、?绝对黑体P9：简称黑体，是指能吸收投入到其表面上的所有热辐射能量的物体。?

4、4、?传热系数P13：数值上，它等于冷、热流体间温差△t=1°C、传热面积A=1m2时热流量

的值，是表征传热过程强烈程度的标尺。?

5、?热扩散率P45：定义式为a=λ/ρc，它表示物体在加热或冷却中，温度趋于均匀

一

致的能力。这个综合物性参数对稳态导热没有影响，但是在非稳态导热过程中，

它是一个非常重要的参数。?

6、?接触热阻P67：在未接触的界面之间的间隙常常充满了空气，与两个固体便面完

全接触相比，增加了附加的传递阻力，称为接触热阻。?7、?肋效率P62：表征肋片散热的有效程度。肋片的实际散热量与其整个肋片都处于肋基温

度下得散热量之比。?8、?第一类边界条件P44：规定了边界上的温度值，称为第一类

边界条件。?

9、?第二类边界条件P44：规定了边界上的热流密度值，称为第二类边界条件。?

10、第三类边界条件P44：规定了边界上的物体与周围流体间的表面传热系数h及周围流体

的温度tf，称为第三类边界条件。?11、集中参数法P117：当固体内部的导热热阻小

于其表面的换热热阻时，固体内部的温度

趋于一致，近似认为固体内部的温度t仅是时间τ的一元函数而与空间坐标无关，这

种

忽略物体内部导热热阻的简化方法称为集总参数法。?

?14、定性温度P?：定性温度为流体的平均温度。?

15、膜状凝结P301：如果凝结液体很好地润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜，这种凝

结形式就称为膜状凝结。?

16、珠状凝结P301：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以个

个的小液珠，称为珠状凝结。??

18、热边界层其厚度：？?

19、维恩位移定律P357：在一定温度下，绝对黑体的与辐射本领最大值相对应的波长

λ和绝对温度T的乘积为一常数，波长λm与温度T成反比的规律称为维恩位移定律。?20、玻耳兹曼定律P356：Eb=σεT4，表示黑体辐射力也热力学温度（K）的关系。?21、基尔霍夫定律P375：在给定温度下，对于给定波长，所有物体的比辐射率与吸收率的比值相同，

且等于该温度和波长下理想黑体的比辐射率。?

22、角系数P396:?辐射换热时，一个表面发出的辐射能落到另一表面上的百分数。?23、有效辐射P405:?有效辐射是指单位时间内离开表面单位面积的总辐射能，记为J。?24、投入辐射P405:?单位时间内从外界投入到物体的单位表面积上的总辐射能称为投入辐射。?

25、复合换热表面传热系数：？?

26、重辐射面P440：净辐射传热量为零的表面。?

27、光谱发射率：热辐射体的光谱辐射出射度与处于相同温度的黑体的光谱辐射出射

度之比。

28、光谱吸收比：物体吸收某一特定波长辐射能的百分数成为光谱吸收比。?29、灰体：对于各种波长的电磁波的吸收系数为常数且与波长无关的物体，其吸收系数介于0与1之间的物体。?

30、漫灰表面：除了与方向无关外，还与波长无关，则称为“漫灰”表面。?

31、传热过程P459：是指热量从壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流体的过程。?32、

临界热绝缘直径P462：在圆柱形物体外表包覆热绝缘材料时，相应于散热量为最大值的热

绝缘层外直径。其数学表达式为：d0＝2λ／h0。?

33、换热器的设计计算P484：设计一个新的换热器，已确定换热器所需的换热面积。?34、换热器的校核计算P484：对已有的或已选定的了换热面积的换热器，在非设计工况的条件

下核算它能否胜任规定的换热任务。?

35、间壁式换热器：所谓间壁式换热器，是指两种不同温度的流体在固定的壁面（称

为传热面）相隔的空间里流动，通过璧面得导热和壁表面的对流换热进行热量的传递。?36、定向辐射强度：指垂直于辐射方向的物体单位表面积在单位时间、单位立体角内向外发射

出的辐射能量。是一表征物体表面沿不同方向发射能量的强弱的物理量。?37、传热单元数P487：定义的NTU，反映冷热流体间换热过程难易程度的参数，也是衡量换热器传热能力

的参数。?

38、换热器的效能P486：定义为ε=（t′-t′′）max/(t1′-t2′′)?????????

1、什么是物体表面的黑度，它与哪些因素相关??什么是物体表面的吸收率，它与哪些

因素相关??它们之间有什么区别???

物体表面的黑度被定义为物体表面的辐射力与其同温度下黑体辐射的辐射力之比，它

与物体的种类、表面特征及表面温度相关。?

物体表面的吸收率是表面对投入辐射的吸收份额，它不仅与物体的种类、表面特征和

温度相关，而且与投入辐射的能量随波长的分布相关，也就是与投入辐射的发射体的种类、温度和表面特征相关。?

比较两者的相关因素不难看出它们之间的区别，概括地说黑度是物体表面自身的属性，而吸收率确不仅与自身有关情况有关还与外界辐射的情况紧密相连。??

2、什么是定向辐射强度？满足兰贝特定律的辐射表面是什么样的表面？试列举几种这

样的表面。?

定向辐射强度定义为，单位时间在某方向上单位可见辐射面积（实际辐射面在该方向

的投影面积）向该方向上单位立体角内辐射出去的一切波长范围内的能量。?

满足兰贝特定律的辐射表面是漫反射和漫发射的表面，简称漫射表面。?

如，相对于光线的粗糙表面、黑体表面和红外辐射范围的不光滑的实际物体表面都可

以近似认为是漫射表面。??

3、按照基尔霍夫定律的要求，物体表面的黑度等于其吸收率应该在什么条件下成立？

灰体是否需要这些条件？?按照基尔霍夫定律的要求，物体表面的黑度应等于其对同温度的黑体辐射的吸收率，条件就是，发射体为黑体，且温度与吸收体的温度相同。?

由于灰体是单色吸收率为常数的物体，那么它对来自不同温度的如何物体都有相同的

吸收率，因而是无条件具有黑度等于其吸收率。?

4、什么是灰体？在实际工程计算中我们把物体表面当作灰体处理应满足什么条件？而

又为什么要满足这样的条件？?

灰体是单色吸收率为常数的物体。??在实际工程计算中我们把物体表面当作灰体处理

应满足的条件是物体的辐射换热过程必须在工程温度范围。?

这是因为在工程温度范围（2000K以下）物体的热辐射主要是红外辐射，而在红外辐

射范围内大多数物体表面的吸收率仅在一个小范围内变化，因而可以将其视为常数，也就

可以当作灰体处理。?

6.用辐射换热知识解释玻璃温室的工作原理？?

当太阳光照射到玻璃上时，玻璃对波长小于 2.2?m的辐射能吸收比很小，从而使大部分太阳能可以进入到暖房内。暖房中的物体温度低，辐射能绝大部分位于红外区，而玻璃

对于波长大于3的辐射能吸收比很大，阻止了辐射能向暖房外的散失。?

7、什么是辐射表面之间的角系数??在什么条件下角系数成为一个纯几何量？????

?1.热量传递有哪三种基本方式？它们传递热量的机理任何？自然界是否存在单一的

热量传递方式？试举例说明。??

–?热传导――是借助于物质的微观粒子运动而实现的热量传递过程；?–?热对流――是借助于流场中流体的宏观位移而实现的热量传递过程；?

–?热辐射――是借助于物体发射和吸收光量子或电磁波而实现的热量传递过

程；?–?自然界存在单一的热量传递方式，如真空中进行的热辐射和固态物质中的热

传导。??

我们把1表面辐射出去的辐射能投到2表面上去的份额定义为表面1对表面2的角系数，记为X1，2。?

将从能量传递角度定义的角系数视为一个纯几何量，只能在等强辐射表面之间的能量

传递中成立。??

2.什么是温度场？什么是温度梯度？傅立叶定律指出热流密度与温度梯度成正比所反

映的物理实质是什么？?

–?温度场是传热学研究的系统（物体）中各个点上的温度的集合，也称为温度

在时间和空间上的分布，数学表达式为,????这是对于直角坐标系而言。?–?温度梯度是温度场中任意点上的温度在其法线方向上的变化率，它是一个矢

量，方向为该点的法线方向，其大小就是该方向的变化率的绝对值。?

热流密度与温度梯度成正比能反映出热量的传递是物体系统中能量分布不均匀或者不平衡

的结果，因为这种不平衡导致温度分布的差异，而这种差异空间分布上越大，产生的热流

密度也就越大。?

3.导热系数和热扩散系数各自从什么地方产生？它们各自反映了物质的什么特性？并

指出它们的差异？??

–?导热系数是从傅立叶定律定义出来的一个物性量，它反映了物质的导热性

能；?–?热扩散系数是从导热微分方程式从定义出来的一个物性量，它反映了物质的

热量扩散性能，也就是热流在物体内的渗透的快慢程度。两者的差异在于前

者是导热过程的静态特性量，而或者则是导热过程的动态特性量，因而热扩散系数反

映的是非稳态导热过程的特征。

??2、何谓过冷沸腾和饱和沸腾？

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。

工程热力学与传热学课程总结与体会

工程热力学与传热学课程总结与体会 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

工程热力学与传热学题目：工程热力学与传热学课程总结与体会院系：水利建筑工程学院给排水科学与工程班级：给排水科学与工程一班姓名：张琦文指导老师：姚雪东日期:2016年5月1日认识看法地位作用存在问题解决措施未来发展展望传热学在高新技术领域中的应用摘要: 热传递现象无时无处不在【2】它的影响几乎遍及现代所有的工业部门【1】也渗透到农业、林业等许多技术部门中。本文介绍了航空航天、核能、微电子、材料、生物

医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等诸多高新技术领域在不同程度上应用传热研究的最新成果。可以说除了极个别的情况以外,很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。不仅传统工业领域,像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识【1】而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果,并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。在某些环节上,传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。前言：通过对传热学这门课程的学习,了解了传热的基本知识和理论。发现传热学是一门基础学科应用非常广泛,它会解决许许多多的实际问题更是与机械制造这门学科息息相关。传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。传热现象在我们的日常生活中司空见惯。早在人类文明之初人们就学会了烧火取暖。随着工业革命的到来，蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现，传热研究更是得到了飞速的发展，被广泛地应用于工农业生产与人们的日常生活之中。当今世界国与国之间的竞争是经济竞争，而伴随着经济的高速发展也带来了资源、人口与环境等重大国

第四版传热学第四章习题解答

第四章复习题 1、试简要说明对导热问题进行有限差分数值计算的基本思想与步骤。 2、试说明用热平衡法建立节点温度离散方程的基本思想。 3、推导导热微分方程的步骤和过程与用热平衡法建立节点温度离散方程的过程十分相似，为什么前者得到的是精确描述，而后者解出的确实近似解。 4、第三类边界条件边界节点的离散那方程，也可用将第三类边界条件表达式中的一阶导数用差分公式表示来建立。试比较这样建立起来的离散方程与用热平衡建立起来的离散方程的异同与优劣。 5．对绝热边界条件的数值处理本章采用了哪些方法？试分析比较之． 6．什么是非稳态导热问题的显示格式？什么是显示格式计算中的稳定性问题？ 7．用高斯－塞德尔迭代法求解代数方程时是否一定可以得到收敛德解？不能得出收敛的解时是否因为初场的假设不合适而造成？ 8．有人对一阶导数 ()()() 2 21,253x t t t x t i n i n i n i n ?-+-≈??++ 你能否判断这一表达式是否正确，为什么？一般性数值计算 4-1、采用计算机进行数值计算不仅是求解偏微分方程的有力工具，而且对一些复杂的经验公式及用无穷级数表示的分析解，也常用计算机来获得数值结果。试用数值方法对Bi=0.1,1,10的三种情况计算下列特征方程的根:)6,2,1( =n n μ 3,2,1,tan == n Bi n n μμ 并用计算机查明，当2 .02≥=δτ a Fo 时用式（3-19）表示的级数的第一项代替整个级数（计算中用前六项之和来替代）可能引起的误差。 Bi n n =μμtan Fo=0.2及0.24时计算结果的对比列于下表： δ=x

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

传热学考研知识点总结

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？

传热学第四版课后思考题答案(杨世铭-陶文铨)]

第一章思考题 1．试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。 2．以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式： )(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3．导热系数、表面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：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4．当热量从壁面一侧的流体穿过壁面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环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5．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。 6．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。 7．什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.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。第二章思考题 1 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意义。答：傅立叶定律的一般形式为：n x t gradt q ??-=λλ＝－，其中：gradt 为空间某点的温度梯度；n 是通过该点的等温线上的法向单位矢量，指向温度升高的方向；q 为该处的热流密度矢量。

《工程热力学与传热学》——期末复习题

中国石油大学（北京）远程教育学院期末复习题《工程热力学与传热学》一. 选择题 1. 孤立系统的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，才能使气体的温度升高；（×） 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. 流动功的改变量仅取决于系统进出口状态，而与工质经历的过程无关；（√ ） 8. 在闭口热力系中，焓h是由热力学能u和推动功pv两部分组成。（×） 9. 理想气体绝热自由膨胀过程是等热力学能的过程。（×） 10. 对于确定的理想气体，其定压比热容与定容比热容之比cp/cv的大小与气体的温度无关。（×） 11. 一切可逆热机的热效率均相同；（×） 12. 不可逆热机的热效率一定小于可逆热机的热效率；（×） 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，则不可逆过程的熵变等于可逆过程的熵变；（√ ） 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，则不可逆过程的熵变大于可逆过程的熵变；（×） 15. 不可逆过程的熵变无法计算；（×） 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，系统的熵必然减少。（×） 18. 由理想气体组成的封闭系统吸热后其温度必然增加；（×） 19. 知道了温度和压力，就可确定水蒸气的状态；（×） 20. 水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W；（×） 21. 对未饱和湿空气，露点温度即是水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。（√）二. 问答题

工程热力学与传热学详解

工程热力学与传热学实验指导书热工实验 2013年3月

实验一非稳态（准稳态）法测材料的导热性能实验一、实验目的 1. 快速测量绝热材料（不良导体）的导热系数和比热。掌握其测试原理和方法。 2. 掌握使用热电偶测量温差的方法。二、实验原理图1 第二类边界条件无限大平板导热的物理模型本实验是根据第二类边界条件，无限大平板的导热问题来设计的。设平板厚度为2δ，初始温度为t 0，平板两面受恒定的热流密度q c 均匀加热（见图1）。求任何瞬间沿平板厚度方向的温度分布t (x ，τ)。导热微分方程式、初始条件和第二类边界条件如下： 0) ,0( 0),( )0,( ) ,( ),( 0 22=??=+??=??=??x t q x t t x t x x t a x t c τλτδτττ 方程的解为：

???+--=-δδδτλτ63),( 220x a q t x t c ?? ?-??? ??-∑∞ =+102 2 1)( exp cos 2)1(n n n n n F x μδμμδ (1-1) 式中：τ — 时间；λ — 平板的导热系数； a — 平板的导温系数；n μ— πn ，n = 1，2，3，………； F 0 — 2δτa 傅里叶准则；0t — 初始温度； c q — 沿x 方向从端面向平面加热的恒定热流密度。随着时间τ的延长，F 0数变大，式(1-1)中级数和项愈小，当F 0> 0.5时，级数和项变得很小，可以忽略，式(1-1)变成 ??? ? ??-+=-612),( 2220δδτλδτx a q t x t c (1-2) 由此可见，当F 0> 0.5后，平板各处温度和时间成线性关系，温度随时间变化的速率是常数，并且到处相同。这种状态称为准稳态。在准稳态时，平板中心面x =0处的温度为： ?? ? ??-= -61),0( 20δτλδτa q t t 平板加热面x =δ处为： ??? ??+= -31),( 20δτλδτδa q t t c 此两面的温差为： λ δ ττδc q t t t ?= -=?21),0( ),( (1-3) 如已知c q 和δ，再测出t ?，就可以由式(1-3)求出导热系数： t q c ?= 2δ λ (1-4) 实际上，无限大平板是无法实现的，实验总是用有限尺寸的试件，一般可认为，试件的横向尺寸为厚度的6倍以上时，两侧散热对试件中心的温度影响可以忽略不计。试件两端面中心处的温度差就等于无限大平板时两端面的温度差。根据热平衡原理，在准稳态时，有下列关系：

传热学第四版课后题答案第五章

第五章复习题 1、试用简明的语言说明热边界层的概念。答：在壁面附近的一个薄层内，流体温度在壁面的法线方向上发生剧烈变化，而在此薄层之外，流体的温度梯度几乎为零，固体表面附近流体温度发生剧烈变化的这一薄层称为温度边界层或热边界层。 2、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，因此仅适用于边界层内，不适用整个流体。 3、式（5—4）与导热问题的第三类边界条件式（2—17）有什么区别答：（5—4）（2—11）式（5—4）中的h是未知量，而式（2—17）中的h是作为已知的边界条件给出，此外（2—17）中的为固体导热系数而此式为流体导热系数，式（5—4）将用来导出一个包括h的无量纲数，只是局部表面传热系数，而整个换热表面的表面系数应该把牛顿冷却公式应用到整个表面而得出。 4、式（5—4）表面，在边界上垂直壁面的热量传递完全依靠导热，那么在对流换热中，流体的流动起什么作用答：固体表面所形成的边界层的厚度除了与流体的粘性有关外还与主流区的速度有关，流动速度越大，边界层越薄，因此导热的热阻也就越小，因此起到影响传热大小 5、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答：对流换热问题完整的数字描述应包括：对流换热微分方程组及定解条件，定解条件包括，（1）初始条件（2）边界条件（速度、压力及温度）建立对流换热问题的数字描述目的在于找出影响对流换热中各物理量之间的相互制约关系，每一种关系都必须满足动量，能量和质量守恒关系，避免在研究遗漏某种物理因素。基本概念与定性分析 5-1 、对于流体外标平板的流动，试用数量级分析的方法，从动量方程引出边界层厚度的如下变化关系式：解：对于流体外标平板的流动，其动量方程为：根据数量级的关系，主流方的数量级为1，y方线的数量级为则有从上式可以看出等式左侧的数量级为1级，那么，等式右侧也是数量级为1级，为使等式是数量级为1，则必须是量级。

《工程热力学与传热学》在机械领域中的运用

《工程热力学与传热学》在机械领域中的运用（华南农业大学，工程学院，广州510642）摘要：自18世纪30年代发明近代动力机械以来，人类的生产力出现了质的飞跃，生产水平跨上了一个个新的台阶。随后的蒸汽轮机、内燃机乃至燃气轮机的陆续应用则更使能源的转换和利用技术达到了前所未有的崭新阶段。这个进程至今仍在继续当中。传热学科的建立与发展、不断完善和提高是与上述过程相伴而行的。热传递现象更是无时无处不在，它的影响几乎遍及所有的工业部门，也渗透到农业、林业等许多技术部门中。航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等诸多高新技术领域都在不同程度上应用传热研究的最新成果。关键词：热传递传热学机械领域发展趋势 The application of engineering thermodynamics and heat transfer in mechanical field Qian Jianping (College of Engineering, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) Abstract: Since the 1730 s, since the invention of the modern machinery, the productivity of human appeared a qualitative leap, the production level up a new step. Then steam turbines, internal combustion engines and gas turbine application in succession, more make the conversion and utilization of energy technology has reached the unprecedented new stage. The process is still continuing. The establishment and development of heat transfer science, and constantly improve and improve and is accompanied by the process. Heat transfer phenomenon is everywhere at all times, and its influence in almost all industrial sectors, also infiltrated in agriculture, forestry and many other technical department. the latest research results of application of heat transfer in different degree was use in Aerospace, nuclear energy, microelectronics, materials, biomedical engineering, environmental engineering, new energy and agricultural engineering, and many other high-tech fields. Key words: heat transfer heat transmission science Mechanical field development tendency 热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍及现代所有的工业部门，也渗透到农业、林业等许多技术部门中。可以说除了极个别的情况以外，很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。不仅传统工业领域，像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识，而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果，并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。在某些环节上，传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。热科学的工程领域包括热力学和传热学。传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析，因后裔只讨论在平衡状态下的系统。这些附加的定律是以三种基本的传热方式为基础的，即导热、对流和辐射。传热学是研究不同温度的物体，或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。例如，提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热问题。传热学的应用非常广泛，几乎渗透到生活的各个领域，如：传热学在传统机械工业领域和农业机械领域中的应用，传热学在高新技术机械领域中的应用等。以下将《工程热力学与传热学》在机械领域中的运用分为两个方面进行介绍。 1、传热学在传统工业机械领域和农业机械领域中的应用

武汉理工工程热力学和传热学作业

工程热力学和传热学第二章基本概念一．基本概念系统：状态参数：热力学平衡态：温度：热平衡定律：温标：准平衡过程：可逆过程：循环：可逆循环：不可逆循环：二、习题 1．有人说，不可逆过程是无法恢复到起始状态的过程，这种说法对吗？ 2．牛顿温标,用符号°Ｎ表示其温度单位,并规定水的冰点和沸点分别为100°Ｎ和200°Ｎ，且线性分布。（1）试求牛顿温标与国际单位制中的热力学绝对温标(开尔文温标)的换算关系式；（2）绝对零度为牛顿温标上的多少度? 3．某远洋货轮的真空造水设备的真空度为0.0917ＭＰａ，而当地大气压力为0.1013MPa，

当航行至另一海域，其真空度变化为0.0874MPa，而当地大气压力变化为0.097MPa。试问该真空造水设备的绝对压力有无变化? 4．如图1-1所示，一刚性绝热容器内盛有水，电流通过容器底部的电阻丝加热水。试述按下列三种方式取系统时，系统与外界交换的能量形式是什么。（1）取水为系统；（2）取电阻丝、容器和水为系统；（3）取虚线内空间为系统。图 1-1 5．判断下列过程中那些是不可逆的，并扼要说明不可逆原因。（1）在大气压力为0.1013MPa时，将两块0℃的冰互相缓慢摩擦，使之化为0℃的水。（2）在大气压力为0.1013MPa时，用(0＋dt)℃的热源(dt→0)给0℃的冰加热使之变为0℃的水。（3）一定质量的空气在不导热的气缸中被活塞缓慢地压缩（不计摩擦）。（4）100℃的水和15℃的水混合。 6．如图1-2所示的一圆筒容器，表A的读数为 360kPa；表B的读数为170kPa，表示室I压力高于室II的压力。大气压力为760mmHg。试求: （1）真空室以及I室和II室的绝对压力；（2）表C的读数；（3）圆筒顶面所受的作用力。图1-2 第三章热力学第一定律

考研《传热学》重要考点归纳

考研《传热学》重要考点归纳第1章绪论 1.1考点归纳一、热传递的基本方式 1．导热（1）导热的定义导热又称热传导，是指物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运动而进行的热量传递现象。（2）导热量的计算 ①傅里叶定律（导热基本定律）或 ②热流量 ②热流量单位时间内通过某一给定面积的热量称为热流量，记为Ф，单位为W。 ③热流密度通过单位面积的热流量称为热流密度，记为q，单位为W/m2。（3）热导率 ①热导率λ或称导热系数，是表征材料导热性能优劣的参数，即是一种热物性参数，其单位为W/（m?K）。

②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导热量。 2．热对流（1）热对流的定义热对流是指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、热流体相互掺混所导致的热量传递过程。（2）对流传热 ①对流传热的定义对流传热是指流体与温度不同的固体壁面接触时所发生的传热过程。 ②对流传热的分类 a．自然对流传热：由于流体冷、热各部分的密度不同而引起的对流传热。 b．强制对流传热：由于机械（水泵或风机等）的作用或其它压差而引起的相对运动所造成的对流传热。 c．沸腾传热及凝结传热：伴随有相变的对流传热，如液体在热表面上沸腾及蒸气在冷表面上凝结的对流传热问题，分别简称为沸腾传热及凝结传热。 ③对流传热的计算牛顿冷却公式（对流传热的基本计算式）式中：ｈ——表面传热系数（或称对流换热系数），单位是W/（m2?K）。（3）热对流与对流传热的区别 ①热对流是传热的3种基本方式之一，而对流传热不是传热的基本方式。 ②对流传热是导热和热对流这2种基本方式的综合作用。 ③对流传热必然具有流体与固体壁面间的相对运动。传热学中，重点讨论的是对流传热问题。 3．热辐射

工程热力学与传热学课程总结与体会(DOC)

工程热力学与传热学题目：工程热力学与传热学课程总结与体会院系：水利建筑工程学院给排水科学与工程班级：给排水科学与工程一班姓名：张琦文指导老师：姚雪东日期:2016年5月1日认识看法地位作用存在问题解决措施未来发展展望

传热学在高新技术领域中的应用摘要: 热传递现象无时无处不在【2】它的影响几乎遍及现代所有的工业部门【1】也渗透到农业、林业等许多技术部门中。本文介绍了航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等诸多高新技术领域在不同程度上应用传热研究的最新成果。可以说除了极个别的情况以外,很难发现一个行业、部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。不仅传统工业领域,像能源动力、冶金、化工、交通、建筑建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药等要用到许多传热学的有关知识【1】而且诸如航空航天、核能、微电子、材料、生物医学工程、环境工程、新能源以及农业工程等很多高新技术领域也都在不同程度上有赖于应用传热研究的最新成果,并涌现出像相变与多相流传热、(超)低温传热、微尺度传热、生物传热等许多交叉分支学科。在某些环节上,传热技术及相关材料设备的研制开发甚至成为整个系统成败的关键因素。前言：通过对传热学这门课程的学习,了解了传热的基本知识和理论。发现传热学是一门基础学科应用非常广泛,它会解决许许多多的实际问题更是与机械制造这门学科息息相关。传热学是研究由温度差异引起的热量传递过程的科学。传热现

象在我们的日常生活中司空见惯。早在人类文明之初人们就学会了烧火取暖。随着工业革命的到来，蒸汽机、内燃机等热动力机械相继出现，传热研究更是得到了飞速的发展，被广泛地应用于工农业生产与人们的日常生活之中。当今世界国与国之间的竞争是经济竞争，而伴随着经济的高速发展也带来了资源、人口与环境等重大国际问题。传热学在促进经薪发展和加强环境保护方面起着举足轻重的作用。20世纪以前传热学是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪以后，传热学作为一门独立的技术学科获得迅速发展，越来越多地与热力学、流体力学、燃烧学、电磁学和机械工程学等一些学科相互渗透，形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热和数值计算传热等许多重要分支。现在，机械工程仍不断地向传热学提出大量新的课题。如浇铸和冷冻技术中的相变导热，切削加工中的接触热阻和喷射冷却，等离子工艺中带电粒子的传热特性。核工程中有限空间的自然对流，动力和化工机械中超临界区换热，小温差换热，两相流换热，复杂几何形状物体的换热湍流换热等。随着激光等新的实验技术的引入和计算机的应用，为传热学的发展提供了广阔前景。传热学是研究热量传递规律的一门学科，生产部门存在的多种多样的热量传递问题都可以用传热学来解决，这些部门包括能源、化工、冶金、建筑、机械制造、电子、制冷、

815《传热学》考研大纲

武汉工程大学硕士研究生入学考试《传热学》考试大纲一．参考教材： 1、《传热学》杨世铭、陶文铨，第4版，高等教育出版社，2006。 2、《传热学》赵镇南主编，高等教育出版社，2008。（备注：以1为主，2为辅。）二．考试方法、考试时间闭卷考试，试卷满分150分。考试时间180分钟三．试题形式基本概念约占20% 理论理解分析约占30% 应用约占50% 试题一般由选择题、简答题、应用计算题组成。四．考试内容及要求考试要求：考试范围包括热传导、对流换热、辐射换热、传热过程与换热器等四大部分。传热学考试的目标在于考查考生对传热学的基本概念、基本理论的掌握和分析求解传热学基本问题的能力。五. 考查要点： (一)、导热 1导热理论基础；温度场、温度梯度，导热热流方程（傅立叶定律）；导热系数，导热微分方程的分析与应用，单值性条件的内容与数学表达式； 2稳态导热分析与计算：一维稳态导热问题的分析与计算，有内热源的简单问题的分析、计算；接触热阻的概念。扩展表面（肋片）导热的理论分析与计算，肋效率。导热问题数值解基本概念。 3非稳态导热：与稳态导热的基本区别；集总参数分析法，热扩散率，傅立叶数，毕渥数，冷却率与正规状况阶段概念；非稳态导热数值解概念，显式格式，稳定性条件，隐式格式的概念。 (二)、对流换热 1对流换热理论基础：对流换热的基本含义及主要影响因素；牛顿冷却定律；流动边界层与温度边界层的概念与应用；类比关系及应用；相似原理，相似准则及

其物理意义。雷诺数，努谢尔特数，普朗特数，格拉晓夫数。 2单相对流换热（1）受迫对流：①外部流动，沿平板的流动与换热；外掠单管与管束的流动与换热，临界雷诺数。②内部流动；入口段与充分发展段，临界雷诺数，截面平均速度与温度；影响管内流动换热的各种因素，不同流态下的换热计算。（2）自然对流：大空间自然对流换热计算，边界层特点。混合对流换热的概念。 3相变换热（1）凝结换热的基本概念，珠状凝结、膜状凝结。凝结换热的影响因素。（2）沸腾换热的基本概念，饱和沸腾，大空间沸腾，过热度（沸腾温差），沸腾曲线。 (三)、辐射换热 1热辐射理论基础：热辐射基本概念。黑体辐射的普朗克定律，维恩位移定律，斯蒂芬－波尔兹曼定律（四次方定律），兰贝特定律，黑体的波段辐射力计算。黑度（发射率），基尔霍夫定律，漫－灰表面。太阳与环境辐射。 2辐射换热计算：角系数；网络方法；空间热阻与表面热阻，灰表面（立体）封闭空腔的辐射换热计算，遮热板。 (四)、传热过程与换热器 1传热过程，强化与削弱传热，总传热系数，改变传热系数的各种方式。 2换热器计算的基本方程，对数平均温差，设计与校核计算，污垢热阻。

高等传热学作业

高等传热学作业Revised on November 25, 2020

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?θ2 222222sin )(sin sin )( （1-6）第二章 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

传热学第一章答案第四版-杨世铭-陶文铨汇总

传热学习题集第一章思考题 1．试用简练的语言说明导热、对流换热及辐射换热三种热传递方式之间的联系和区别。答：导热和对流的区别在于：物体内部依靠微观粒子的热运动而产生的热量传递现象，称为导热；对流则是流体各部分之间发生宏观相对位移及冷热流体的相互掺混。联系是：在发生对流换热的同时必然伴生有导热。导热、对流这两种热量传递方式，只有在物质存在的条件下才能实现，而辐射可以在真空中传播，辐射换热时不仅有能量的转移还伴有能量形式的转换。 2．以热流密度表示的傅立叶定律、牛顿冷却公式及斯忒藩－玻耳兹曼定律是应当熟记的传热学公式。试写出这三个公式并说明其中每一个符号及其意义。答：① 傅立叶定律： dx dt q λ-=，其中，q －热流密度；λ－导热系数；dx dt －沿x 方向的温度变化率，“－”表示热量传递的方向是沿着温度降低的方向。 ② 牛顿冷却公式：)(f w t t h q -=，其中，q －热流密度；h －表面传热系数；w t －固体表面温度；f t －流体的温度。 ③ 斯忒藩－玻耳兹曼定律：4T q σ=，其中，q －热流密度；σ－斯忒藩－玻耳兹曼常数；T －辐射物体的热力学温度。 3．导热系数、表面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：① 导热系数的单位是：W/(m.K)；② 表面传热系数的单位是：W/(m 2.K)；③ 传热系数的单位是：W/(m 2.K)。这三个参数中，只有导热系数是物性参数，其它均与过程有关。 4．当热量从壁面一侧的流体穿过壁面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环节来计算（过程是稳态的），但本章中又引入了传热方程式，并说它是“换热器热工计算的基本公式”。试分析引入传热方程式的工程实用意义。答：因为在许多工业换热设备中，进行热量交换的冷、热流体也常处于固体壁面的两侧，是工程技术中经常遇到的一种典型热量传递过程。 5．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。 6．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。 7．什么是串联热阻叠加原则，它在什么前提下成立？以固体中的导热为例，试讨论有哪些情况可能使热量传递方向上不同截面的热流量不相等。答：在一个串联的热量传递过程中，如果通过每个环节的热流量都相同，则各串联环节的总热阻等于各串联环节热阻的和。例如：三块无限大平板叠加构成的平壁。例如通过圆筒壁，对于各个传热环节的传热面积不相等，可能造成热量传递方向上不同截面的热流量不相等。 8.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？